JP2024015126A - semiconductor equipment - Google Patents

semiconductor equipment Download PDF

Info

Publication number
JP2024015126A
JP2024015126A JP2023203094A JP2023203094A JP2024015126A JP 2024015126 A JP2024015126 A JP 2024015126A JP 2023203094 A JP2023203094 A JP 2023203094A JP 2023203094 A JP2023203094 A JP 2023203094A JP 2024015126 A JP2024015126 A JP 2024015126A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
wiring
potential
layer
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2023203094A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
隆之 池田
雄介 根来
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Publication of JP2024015126A publication Critical patent/JP2024015126A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/30Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/33Transforming infrared radiation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0075Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by spectroscopy, i.e. measuring spectra, e.g. Raman spectroscopy, infrared absorption spectroscopy
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H04N23/11Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths for generating image signals from visible and infrared light wavelengths
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/616Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise involving a correlated sampling function, e.g. correlated double sampling [CDS] or triple sampling
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/702SSIS architectures characterised by non-identical, non-equidistant or non-planar pixel layout
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/771Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising storage means other than floating diffusion
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K65/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element and at least one organic radiation-sensitive element, e.g. organic opto-couplers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48Other medical applications
    • A61B5/4887Locating particular structures in or on the body
    • A61B5/489Blood vessels
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/14Vascular patterns

Abstract

【課題】光源を有する撮像装置を提供する。【解決手段】画素に発光デバイスおよび光電変換デバイスを有する撮像装置であって、画素回路は、取得した第1のデータと、第2のデータ(重み)とを乗算した第3のデータを出力する機能を有する。第3のデータを外部で演算することで、特定の波長に対する被写体の情報をより詳しく得ることができる。また、適切な重みを与えた複数の画素をまとめて読み出すことで、画素間の差分データなどを出力させることもでき、外部演算を省略することもできる。【選択図】図3An imaging device having a light source is provided. [Solution] An imaging device having a light emitting device and a photoelectric conversion device in pixels, in which a pixel circuit outputs third data obtained by multiplying acquired first data and second data (weighting). Has a function. By calculating the third data externally, more detailed information on the subject for a specific wavelength can be obtained. Further, by collectively reading out a plurality of pixels given appropriate weights, it is also possible to output difference data between pixels, and external calculations can be omitted. [Selection diagram] Figure 3

Description

本発明の一態様は、撮像装置に関する。 One aspect of the present invention relates to an imaging device.

なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関するものである。より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。 Note that one embodiment of the present invention is not limited to the above technical field. The technical field of one embodiment of the invention disclosed in this specification and the like relates to products, methods, or manufacturing methods. Alternatively, one aspect of the present invention relates to a process, machine, manufacture, or composition of matter. More specifically, the technical fields of one embodiment of the present invention disclosed in this specification include semiconductor devices, display devices, liquid crystal display devices, light emitting devices, lighting devices, power storage devices, storage devices, imaging devices, and driving methods thereof. , or their manufacturing method.

なお、本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタ、半導体回路は半導体装置の一態様である。また、記憶装置、表示装置、撮像装置、電子機器は、半導体装置を有する場合がある。 Note that in this specification and the like, a semiconductor device refers to any device that can function by utilizing semiconductor characteristics. A transistor and a semiconductor circuit are one embodiment of a semiconductor device. Furthermore, storage devices, display devices, imaging devices, and electronic devices may include semiconductor devices.

基板上に形成された酸化物半導体薄膜を用いてトランジスタを構成する技術が注目されている。例えば、酸化物半導体を有するオフ電流が極めて低いトランジスタを画素回路に用いる構成の撮像装置が特許文献1に開示されている。 2. Description of the Related Art A technique for configuring a transistor using an oxide semiconductor thin film formed on a substrate is attracting attention. For example, Patent Document 1 discloses an imaging device in which a pixel circuit uses a transistor that includes an oxide semiconductor and has an extremely low off-state current.

特開2011-119711号公報Japanese Patent Application Publication No. 2011-119711

撮像装置は、可視光を画像化する手段として用いられるだけでなく、様々な用途に用いられている。例えば、個人認証、不良解析、医療診断、セキュリティ用途などに用いられている。これらの用途では、可視光の他、X線などの短波長の光、赤外線などの長波長の光などを用途に応じて使い分けている。 Imaging devices are used not only as means for imaging visible light, but also for various purposes. For example, it is used for personal authentication, failure analysis, medical diagnosis, security applications, etc. In these applications, in addition to visible light, short-wavelength light such as X-rays, long-wavelength light such as infrared light, etc. are used depending on the purpose.

可視光および赤外線としては自然光や室内光を利用する場合もあるが、専用の光源を用いることも一般化している。光源としては電球型のランプ、LEDおよびレーザなどが用いられるが、撮像装置との組み合わせでは小型化、薄型化に課題がある。 Natural light or indoor light may be used as visible light and infrared light, but it is also common to use a dedicated light source. Light bulb-shaped lamps, LEDs, lasers, and the like are used as light sources, but there are challenges in making them smaller and thinner when used in combination with imaging devices.

したがって、本発明の一態様では、光源を有する撮像装置を提供することを目的の一つとする。または、薄型の光源を有し、当該光源から発する光の被写体からの反射光を撮像する撮像装置を提供することを目的の一つとする。または、薄型の赤外光源を有する撮像装置を提供することを目的の一つとする。または複数の画素の積和演算が可能な撮像装置を提供することを目的の一つとする。 Therefore, one object of one aspect of the present invention is to provide an imaging device having a light source. Another object of the present invention is to provide an imaging device that includes a thin light source and captures an image of light emitted from the light source reflected from a subject. Alternatively, one of the objects is to provide an imaging device having a thin infrared light source. Another object of the present invention is to provide an imaging device capable of performing product-sum calculations on a plurality of pixels.

または、低消費電力の撮像装置を提供することを目的の一つとする。または、高速に撮像が行える撮像装置を提供することを目的の一つとする。または、信頼性の高い撮像装置を提供することを目的の一つとする。または、新規な撮像装置を提供することを目的の一つとする。または、上記撮像装置の動作方法を提供することを目的の一つとする。または、新規な半導体装置などを提供することを目的の一つとする。 Alternatively, one of the objects is to provide an imaging device with low power consumption. Alternatively, one of the objects is to provide an imaging device that can perform imaging at high speed. Alternatively, one of the purposes is to provide a highly reliable imaging device. Alternatively, one of the purposes is to provide a new imaging device. Alternatively, one of the objects is to provide a method for operating the above imaging device. Alternatively, one of the purposes is to provide a new semiconductor device or the like.

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。 Note that the description of these issues does not preclude the existence of other issues. Note that one embodiment of the present invention does not need to solve all of these problems. Note that issues other than these will naturally become clear from the description, drawings, claims, etc., and it is possible to extract issues other than these from the description, drawings, claims, etc. It is.

本発明の一態様は、光源を有する薄型の撮像装置に関する。または、演算が可能な撮像装置に関する。 One aspect of the present invention relates to a thin imaging device having a light source. Alternatively, the present invention relates to an imaging device capable of performing calculations.

本発明の一態様は、第1の画素と、第2の画素と、第1の相関二重サンプリング回路と、第2の相関二重サンプリング回路と、A/D変換回路と、を有し、第1の画素および第2の画素は、それぞれ発光デバイスと、光電変換デバイスと、を有し、第1の画素は、第1の相関二重サンプリング回路と電気的に接続され、第2の画素は、第1の相関二重サンプリング回路と電気的に接続され、第1の相関二重サンプリング回路は、第2の相関二重サンプリング回路と電気的に接続され、第2の相関二重サンプリング回路は、A/D変換回路と電気的に接続され、第1の画素、第2の画素、第1の相関二重サンプリング回路および第2の相関二重サンプリング回路は、チャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタを有する撮像装置である。 One aspect of the present invention includes a first pixel, a second pixel, a first correlated double sampling circuit, a second correlated double sampling circuit, and an A/D conversion circuit, The first pixel and the second pixel each include a light emitting device and a photoelectric conversion device, the first pixel is electrically connected to the first correlated double sampling circuit, and the second pixel is electrically connected to the first correlated double sampling circuit. is electrically connected to the first correlated double sampling circuit, the first correlated double sampling circuit is electrically connected to the second correlated double sampling circuit, and the second correlated double sampling circuit is electrically connected to the first correlated double sampling circuit. is electrically connected to the A/D conversion circuit, and the first pixel, the second pixel, the first correlated double sampling circuit, and the second correlated double sampling circuit have a metal oxide in the channel forming region. This is an imaging device having a transistor.

第1の画素および第2の画素は、それぞれ、トランジスタとして第1のトランジスタと、さらに第2のトランジスタと、第3のトランジスタと、第4のトランジスタと、第5のトランジスタと、を有し、第1の画素および第2の画素は、さらに、それぞれ第1のキャパシタと、第2のキャパシタと、メモリ回路と、を有し、第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、光電変換デバイスの一方の電極と電気的に接続され、第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第1のキャパシタの一方の電極と電気的に接続され、第1のキャパシタの一方の電極は、第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第2のキャパシタの一方の電極と電気的に接続され、第2のキャパシタの一方の電極は、第4のトランジスタのゲートと電気的に接続され、第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第5のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第5のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第1の相関二重サンプリング回路と電気的に接続され、第2のキャパシタの他方の電極は、メモリ回路と電気的に接続することができる。 The first pixel and the second pixel each include a first transistor, a second transistor, a third transistor, a fourth transistor, and a fifth transistor, The first pixel and the second pixel each further include a first capacitor, a second capacitor, and a memory circuit, and one of the source and drain of the first transistor is connected to the photoelectric conversion device. the other of the source or drain of the first transistor is electrically connected to one electrode of the first capacitor; the source or drain of the second transistor is electrically connected to one of the source or drain of the third transistor; One of the drains is electrically connected to one electrode of the second capacitor, one electrode of the second capacitor is electrically connected to the gate of the fourth transistor, and the source or One of the drains is electrically connected to one of the source or drain of the fifth transistor, the other of the source or drain of the fifth transistor is electrically connected to the first correlated double sampling circuit, and the other of the source or drain of the fifth transistor is electrically connected to the first correlated double sampling circuit. The other electrode of the second capacitor can be electrically connected to a memory circuit.

メモリ回路は、第6のトランジスタと、第7のトランジスタと、第8のトランジスタと、第9のトランジスタと、を有し、メモリ回路は、さらに、第3のキャパシタを有し、第6のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第3のキャパシタの一方の電極と電気的に接続され、第3のキャパシタの一方の電極は、第7のトランジスタのゲートと電気的に接続され、第7のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第8のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第7のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第9のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第9のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第2のキャパシタの他方の電極と電気的に接続することができる。 The memory circuit includes a sixth transistor, a seventh transistor, an eighth transistor, and a ninth transistor, and the memory circuit further includes a third capacitor and a sixth transistor. one of the source or drain of is electrically connected to one electrode of the third capacitor, one electrode of the third capacitor is electrically connected to the gate of the seventh transistor, and the seventh transistor is electrically connected to one of the source or drain of the eighth transistor, and the other of the source or drain of the seventh transistor is electrically connected to one of the source or drain of the ninth transistor. and one of the source or drain of the ninth transistor can be electrically connected to the other electrode of the second capacitor.

第1の画素が有する第5のトランジスタのソースまたはドレインの他方と、第2の画素が有する第5のトランジスタのソースまたはドレインの他方と、は電気的に接続され、第1の画素が有する第5のトランジスタのゲートと、第2の画素が有する第5のトランジスタのゲートと、は電気的に接続される構成としてもよい。 The other of the source or drain of the fifth transistor included in the first pixel and the other source or drain of the fifth transistor included in the second pixel are electrically connected, and The gate of the fifth transistor and the gate of the fifth transistor included in the second pixel may be electrically connected.

第1の波長<第2の波長であって、第1の画素および第2の画素が有する発光デバイスは、第1の波長および第2の波長を含む近赤外光を発し、第1の画素が有する光電変換デバイスは、吸収端波長が第2の波長よりも短く、第2の画素が有する光電変換デバイスは、吸収端波長が第2の波長以上である構成とすることができる。 The first wavelength<the second wavelength, and the light-emitting devices of the first pixel and the second pixel emit near-infrared light including the first wavelength and the second wavelength, The photoelectric conversion device included in the pixel may have an absorption edge wavelength shorter than the second wavelength, and the photoelectric conversion device included in the second pixel may have an absorption edge wavelength equal to or longer than the second wavelength.

また、第1の波長<第2の波長であって、第1の画素が有する発光デバイスは、第1の波長にピークを有する近赤外光を発し、第2の画素が有する発光デバイスは、第2の波長にピークを有する近赤外光を発し、第1の画素が有する光電変換デバイスは、吸収端波長が第2の波長よりも短く、第2の画素が有する光電変換デバイスは、吸収端が第2の波長以上である構成としてもよい。 Further, the first wavelength < the second wavelength, the light emitting device included in the first pixel emits near-infrared light having a peak at the first wavelength, and the light emitting device included in the second pixel emits near-infrared light having a peak at the first wavelength. The photoelectric conversion device of the first pixel emits near-infrared light having a peak at a second wavelength, and the absorption edge wavelength is shorter than the second wavelength. The end may be configured to have a wavelength equal to or longer than the second wavelength.

また、第1の波長<第2の波長であって、第1の画素が有する発光デバイスは、第1の波長にピークを有する近赤外光を発し、第2の画素が有する発光デバイスは、第2の波長にピークを有する近赤外光を発し、第1の画素および第2の画素が有する光電変換デバイスは、吸収端波長が第2の波長以上である構成としてもよい。当該構成において、第1の画素には第1の波長およびその近傍の光を選択的に透過する第1の光学フィルタ層が設けられ、第2の画素には第2の波長およびその近傍の光を選択的に透過する第2の光学フィルタ層が設けられていてもよい。 Further, the first wavelength < the second wavelength, the light emitting device included in the first pixel emits near-infrared light having a peak at the first wavelength, and the light emitting device included in the second pixel emits near-infrared light having a peak at the first wavelength. The photoelectric conversion device that emits near-infrared light having a peak at the second wavelength and that the first pixel and the second pixel have may have an absorption edge wavelength equal to or longer than the second wavelength. In this configuration, the first pixel is provided with a first optical filter layer that selectively transmits light at a first wavelength and its vicinity, and the second pixel is provided with a first optical filter layer that selectively transmits light at a first wavelength and its vicinity. A second optical filter layer that selectively transmits the light may be provided.

第1の画素、第2の画素、第1の相関二重サンプリング回路および第2の相関二重サンプリング回路は、第1の可撓性基板と、第1の可撓性基板と対向する第2の可撓性基板との間に設けることができる。 The first pixel, the second pixel, the first correlated double sampling circuit, and the second correlated double sampling circuit each include a first flexible substrate and a second correlated double sampling circuit opposite to the first flexible substrate. can be provided between the flexible substrate and the flexible substrate.

金属酸化物は、Inと、Znと、M(MはAl、Ti、Ga、Ge、Sn、Y、Zr、La、Ce、NdまたはHf)と、を有することが好ましい。 The metal oxide preferably contains In, Zn, and M (M is Al, Ti, Ga, Ge, Sn, Y, Zr, La, Ce, Nd, or Hf).

本発明の一態様を用いることで、光源を有する撮像装置を提供することができる。または、薄型の光源を有し、当該光源から発する光の被写体からの反射光を撮像する撮像装置を提供することができる。または、薄型の赤外光源を有する撮像装置を提供することができる。または複数の画素の積和演算が可能な撮像装置を提供することができる。 By using one embodiment of the present invention, an imaging device having a light source can be provided. Alternatively, it is possible to provide an imaging device that includes a thin light source and captures an image of light emitted from the light source reflected from a subject. Alternatively, an imaging device having a thin infrared light source can be provided. Alternatively, it is possible to provide an imaging device capable of performing product-sum calculations on a plurality of pixels.

または、低消費電力の撮像装置を提供することができる。または、高速に撮像が行える撮像装置を提供することができる。または、信頼性の高い撮像装置を提供することができる。または、新規な撮像装置を提供することができる。または、上記撮像装置の動作方法を提供することができる。または、新規な半導体装置などを提供することができる。 Alternatively, an imaging device with low power consumption can be provided. Alternatively, it is possible to provide an imaging device that can capture images at high speed. Alternatively, a highly reliable imaging device can be provided. Alternatively, a new imaging device can be provided. Alternatively, a method for operating the imaging device described above can be provided. Alternatively, a new semiconductor device or the like can be provided.

図1は、撮像装置を説明するブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating an imaging device. 図2A~図2Cは、画素アレイを説明する図である。2A to 2C are diagrams illustrating a pixel array. 図3は、画素回路を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a pixel circuit. 図4Aは、ローリングシャッタ方式を説明する図である。図4Bは、グローバルシャッタ方式を説明する図である。FIG. 4A is a diagram illustrating the rolling shutter method. FIG. 4B is a diagram illustrating the global shutter method. 図5は、読み出し回路を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the readout circuit. 図6は、撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。FIG. 6 is a timing chart illustrating the operation of the imaging device. 図7は、撮像装置を説明するブロック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating the imaging device. 図8A~図8Cは、発光デバイスと光電変換デバイスを説明する図である。8A to 8C are diagrams illustrating a light emitting device and a photoelectric conversion device. 図9A~図9Cは、画素回路を説明する図である。9A to 9C are diagrams illustrating pixel circuits. 図10A~図10Cは、画素回路を説明する図である。FIGS. 10A to 10C are diagrams illustrating pixel circuits. 図11A~図11Cは、画素回路を説明する図である。FIGS. 11A to 11C are diagrams illustrating pixel circuits. 図12A~図12Cは、画素回路を説明する図である。12A to 12C are diagrams illustrating a pixel circuit. 図13A、図13Bは、画素回路を説明する図である。13A and 13B are diagrams illustrating a pixel circuit. 図14A~図14Cは、撮像装置の画素の構成、光電変換デバイスの構成および発光デバイスの構成を説明する図である。14A to 14C are diagrams illustrating the configuration of a pixel, a photoelectric conversion device, and a light emitting device of an imaging device. 図15は、撮像装置の画素の構成を説明する図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a pixel configuration of an imaging device. 図16A~図16Dは、トランジスタを説明する図である。16A to 16D are diagrams illustrating transistors. 図17A1、図17A2、図17B1、図17B2は、電子機器を説明する図である。17A1, FIG. 17A2, FIG. 17B1, and FIG. 17B2 are diagrams illustrating electronic equipment. 図18A,図18Bは、電子機器を説明する図である。18A and 18B are diagrams illustrating an electronic device.

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略することがある。なお、図を構成する同じ要素のハッチングを異なる図面間で適宜省略または変更する場合もある。 Embodiments will be described in detail using the drawings. However, those skilled in the art will easily understand that the present invention is not limited to the following description, and that the form and details thereof can be changed in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the contents described in the embodiments shown below. In the configuration of the invention described below, the same parts or parts having similar functions may be designated by the same reference numerals in different drawings, and repeated explanation thereof may be omitted. Note that hatching for the same elements constituting a figure may be omitted or changed as appropriate between different drawings.

また、回路図上では単一の要素として図示されている場合であっても、機能的に不都合がなければ、当該要素が複数で構成されてもよい。例えば、スイッチとして動作するトランジスタは、複数が直列または並列に接続されてもよい場合がある。また、キャパシタ(容量素子ともいう)を分割して複数の位置に配置してもよい場合がある。 Furthermore, even if a single element is shown in the circuit diagram, the element may be composed of a plurality of elements as long as there is no functional inconvenience. For example, a plurality of transistors that operate as switches may be connected in series or in parallel. In some cases, a capacitor (also referred to as a capacitive element) may be divided and placed at multiple positions.

また、一つの導電体が、配線、電極および端子のような複数の機能を併せ持っている場合があり、本明細書においては、同一の要素に対して複数の呼称を用いる場合がある。また、回路図上で要素間が直接接続されているように図示されている場合であっても、実際には当該要素間が複数の導電体を介して接続されている場合があり、本明細書ではこのような構成でも直接接続の範疇に含める。 Further, one conductor may have multiple functions such as wiring, electrode, and terminal, and in this specification, multiple names may be used for the same element. Furthermore, even if elements are shown to be directly connected on the circuit diagram, the elements may actually be connected via multiple conductors, and this specification In this document, even such a configuration is included in the category of direct connection.

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様である撮像装置について、図面を参照して説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, an imaging device that is one embodiment of the present invention will be described with reference to drawings.

本発明の一態様は、画素に発光デバイスおよび光電変換デバイスを有する撮像装置である。発光デバイスが発し、被写体で反射された光を光電変換デバイスで受光する。発光デバイスにはEL素子を用いるため、薄型の光源付撮像装置を構成することができる。 One embodiment of the present invention is an imaging device that includes a light emitting device and a photoelectric conversion device in a pixel. The light emitted by the light emitting device and reflected by the subject is received by the photoelectric conversion device. Since an EL element is used as the light emitting device, a thin imaging device with a light source can be constructed.

また、発光波長の異なるEL素子が複数設けられた構成、および受光波長の異なる光電変換デバイスが複数設けられた構成とすることもできる。したがって、複数の波長に対する被写体の情報を得ることができる。 Further, a configuration in which a plurality of EL elements with different emission wavelengths are provided, and a configuration in which a plurality of photoelectric conversion devices with different light reception wavelengths are provided can also be adopted. Therefore, object information for a plurality of wavelengths can be obtained.

また、撮像装置は、画素で取得した第1のデータに第2のデータ(重み)を乗じた第3のデータを出力する機能を有する。第3のデータを外部で演算することで、特定の波長に対する被写体の情報をより詳しく得ることができる。また、適切な重みを与えた複数の画素をまとめて読み出すことで、画素間の差分データなどを出力させることもでき、外部演算を省略することもできる。 Further, the imaging device has a function of outputting third data obtained by multiplying the first data acquired by the pixel by the second data (weight). By calculating the third data externally, more detailed information on the subject for a specific wavelength can be obtained. Further, by collectively reading out a plurality of pixels given appropriate weights, it is also possible to output difference data between pixels, and external calculations can be omitted.

また、発光デバイスとして赤外光を発する素子を用いることで生体認証、身体活動の計測、工業製品の不良解析、農産物の選定などの用途に用いることができる。また、グローバルシャッタ方式での撮像が可能な画素回路を用いることで、動きのある被写体であっても歪みのない画像を得ることができる。 Furthermore, by using an element that emits infrared light as a light-emitting device, it can be used for biometric authentication, measurement of physical activity, analysis of defects in industrial products, selection of agricultural products, etc. Furthermore, by using a pixel circuit that can capture images using a global shutter method, it is possible to obtain distortion-free images even when the subject is in motion.

<撮像装置>
図1は、本発明の一態様の撮像装置を説明するブロック図である。当該撮像装置は、マトリクス状に配列された画素を有する画素アレイ21と、画素アレイ21の行を選択する機能を有する回路22(ロードライバ)と、画素回路10からデータを読み出す機能を有する回路23と、電源電位を供給する回路28を有する。画素には画素回路10および発光デバイス11が設けられている。
<Imaging device>
FIG. 1 is a block diagram illustrating an imaging device according to one embodiment of the present invention. The imaging device includes a pixel array 21 having pixels arranged in a matrix, a circuit 22 (row driver) having a function of selecting a row of the pixel array 21, and a circuit 23 having a function of reading data from the pixel circuit 10. and a circuit 28 for supplying a power supply potential. A pixel circuit 10 and a light emitting device 11 are provided in the pixel.

回路23は読み出し回路であり、画素回路10の出力データに対して相関二重サンプリング処理を行うための回路24(第1のCDS回路)と、回路24の出力データに対して相関二重サンプリング処理を行うための回路25(第2のCDS回路)と、回路25から出力されたアナログデータをデジタルデータに変換する機能を有する回路26(A/D変換回路等)と、データを読み出す画素アレイ21の列を選択する機能を有する回路27(カラムドライバ)などを有することができる。回路23には、そのほか電流源回路などを設けることができる。 The circuit 23 is a readout circuit, which includes a circuit 24 (first CDS circuit) for performing correlated double sampling processing on the output data of the pixel circuit 10, and a circuit 24 (first CDS circuit) for performing correlated double sampling processing on the output data of the circuit 24. A circuit 25 (second CDS circuit) for performing this, a circuit 26 (such as an A/D conversion circuit) having a function of converting analog data output from the circuit 25 into digital data, and a pixel array 21 for reading data. A circuit 27 (column driver) having a function of selecting a column can be included. The circuit 23 can also be provided with a current source circuit or the like.

なお、画素回路10と発光デバイス11が重ならない構成としてもよい。例えば、図2Aに示すように、画素回路10と発光デバイス11とを一定の間隔で交互に配置してもよい。また、図2Bに示すように、画素回路10と発光デバイス11とを行毎に交互に配置してもよい。図2Bに示す構成の変形例として、破線で示すように発光デバイス11を一方向に延在させた構成であってもよい。 Note that a configuration may be adopted in which the pixel circuit 10 and the light emitting device 11 do not overlap. For example, as shown in FIG. 2A, the pixel circuits 10 and the light emitting devices 11 may be alternately arranged at regular intervals. Further, as shown in FIG. 2B, the pixel circuits 10 and the light emitting devices 11 may be arranged alternately in each row. As a modification of the configuration shown in FIG. 2B, the light emitting device 11 may extend in one direction as shown by the broken line.

また、図2Cに示すように、隣り合う2つの画素回路10の間に発光デバイス11を配置する構成であってもよい。この場合、発光デバイス11は、画素回路10と接続する配線と重なる領域を有して配置される。なお、図2A乃至図2Cでは画素回路10と同数の発光デバイス11を図示しているが、発光デバイス11の数は画素回路10と異なっていてもよい。 Further, as shown in FIG. 2C, a configuration may be adopted in which the light emitting device 11 is arranged between two adjacent pixel circuits 10. In this case, the light emitting device 11 is arranged with a region overlapping the wiring connected to the pixel circuit 10. Note that although FIGS. 2A to 2C illustrate the same number of light emitting devices 11 as the pixel circuits 10, the number of light emitting devices 11 may be different from the number of pixel circuits 10.

<画素回路>
図3は、本発明の一態様の撮像装置に用いることができる画素回路10を説明する回路図である。画素回路10は、光電変換デバイス101と、トランジスタ102と、トランジスタ103と、トランジスタ104と、トランジスタ105と、トランジスタ106と、キャパシタ107と、キャパシタ108と、メモリ回路30を有することができる。なお、キャパシタ107を設けない構成としてもよい。
<Pixel circuit>
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a pixel circuit 10 that can be used in an imaging device according to one embodiment of the present invention. The pixel circuit 10 can include a photoelectric conversion device 101, a transistor 102, a transistor 103, a transistor 104, a transistor 105, a transistor 106, a capacitor 107, a capacitor 108, and a memory circuit 30. Note that a configuration may be adopted in which the capacitor 107 is not provided.

光電変換デバイス101の一方の電極(カソード)は、トランジスタ102のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ102のソースまたはドレインの他方は、キャパシタ107の一方の電極と電気的に接続される。キャパシタ107の一方の電極は、トランジスタ103のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ103のソースまたはドレインの他方は、トランジスタ104のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ104のソースまたはドレインの一方は、キャパシタ108の一方の電極と電気的に接続される。キャパシタ108の一方の電極は、トランジスタ105のゲートと電気的に接続される。トランジスタ105のソースまたはドレインの一方は、トランジスタ106のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。キャパシタ108の他方の電極は、メモリ回路30と電気的に接続される。 One electrode (cathode) of the photoelectric conversion device 101 is electrically connected to one of the source and drain of the transistor 102. The other of the source and drain of transistor 102 is electrically connected to one electrode of capacitor 107. One electrode of the capacitor 107 is electrically connected to one of the source and drain of the transistor 103. The other one of the source and the drain of the transistor 103 is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 104. One of the source and drain of transistor 104 is electrically connected to one electrode of capacitor 108. One electrode of capacitor 108 is electrically connected to the gate of transistor 105. One of the source and drain of transistor 105 is electrically connected to one of the source and drain of transistor 106. The other electrode of capacitor 108 is electrically connected to memory circuit 30 .

メモリ回路30は、トランジスタ110と、トランジスタ111と、トランジスタ112と、トランジスタ113と、キャパシタ114を有することができる。 The memory circuit 30 can include a transistor 110, a transistor 111, a transistor 112, a transistor 113, and a capacitor 114.

トランジスタ110のソースまたはドレインの一方は、キャパシタ114の一方の電極と電気的に接続される。キャパシタ114の一方の電極は、トランジスタ112のゲートと電気的に接続される。トランジスタ112のソースまたはドレインの一方は、トランジスタ111のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ112のソースまたはドレインの他方は、トランジスタ113のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ113のソースまたはドレインの一方は、キャパシタ108の他方の電極と電気的に接続される。 One of the source and drain of transistor 110 is electrically connected to one electrode of capacitor 114. One electrode of capacitor 114 is electrically connected to the gate of transistor 112. One of the source and drain of the transistor 112 is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 111. The other one of the source and drain of transistor 112 is electrically connected to one of the source and drain of transistor 113. One of the source and drain of transistor 113 is electrically connected to the other electrode of capacitor 108.

ここで、トランジスタ102のソースまたはドレインの他方、キャパシタ107の一方の電極およびトランジスタ103のソースまたはドレインの一方を接続する配線をノードFD1とする。トランジスタ103のソースまたはドレインの他方、トランジスタ104のソースまたはドレインの一方、キャパシタ108の一方の電極およびトランジスタ105のゲートを接続する配線をノードFD2とする。 Here, a wiring connecting the other of the source or drain of the transistor 102, one electrode of the capacitor 107, and one of the source or drain of the transistor 103 is referred to as a node FD1. A wiring connecting the other of the source or drain of transistor 103, one of the source or drain of transistor 104, one electrode of capacitor 108, and the gate of transistor 105 is defined as node FD2.

ノードFD1は、電荷蓄積部として機能させることができる。ノードFD2は、電荷検出部として機能させることができる。 Node FD1 can function as a charge storage section. Node FD2 can function as a charge detection section.

また、メモリ回路30において、トランジスタ110のソースまたはドレインの一方、キャパシタ114の一方の電極およびトランジスタ112のゲートを接続する配線をノードNW1とする。トランジスタ112のソースまたはドレインの他方、トランジスタ113のソースまたはドレインの一方およびキャパシタ108の他方の電極を接続する配線をノードNW2とする。 Further, in the memory circuit 30, a wiring connecting one of the source or drain of the transistor 110, one electrode of the capacitor 114, and the gate of the transistor 112 is referred to as a node NW1. A wiring connecting the other of the source or drain of transistor 112, one of the source or drain of transistor 113, and the other electrode of capacitor 108 is defined as node NW2.

ノードNW1は、データ保持ノードとして機能させることができる。ノードNW2は、データ読み出しノードとして機能させることができる。 Node NW1 can function as a data holding node. Node NW2 can function as a data read node.

光電変換デバイス101の他方の電極(アノード)は、配線121と電気的に接続される。トランジスタ102のゲートは、配線124と電気的に接続される。トランジスタ103のゲートは、配線125と電気的に接続される。トランジスタ104のソースまたはドレインの他方およびトランジスタ105のソースまたはドレインの他方は、配線122に電気的に接続される。トランジスタ104のゲートは、配線126と電気的に接続される。トランジスタ106のゲートは、配線127と電気的に接続される。トランジスタ106のソースまたはドレインの他方は、配線123と電気的に接続される。キャパシタ107の他方の電極は、例えばGND配線などの基準電位線と電気的に接続される。 The other electrode (anode) of the photoelectric conversion device 101 is electrically connected to the wiring 121. A gate of the transistor 102 is electrically connected to the wiring 124. A gate of the transistor 103 is electrically connected to the wiring 125. The other source or drain of the transistor 104 and the other source or drain of the transistor 105 are electrically connected to the wiring 122. A gate of the transistor 104 is electrically connected to the wiring 126. A gate of the transistor 106 is electrically connected to a wiring 127. The other of the source and drain of the transistor 106 is electrically connected to the wiring 123. The other electrode of the capacitor 107 is electrically connected to a reference potential line such as a GND wiring, for example.

また、メモリ回路30において、トランジスタ110のソースまたはドレインの他方は、配線133と電気的に接続される。トランジスタ111のソースまたはドレインの他方は、配線134と電気的に接続される。トランジスタ113のソースまたはドレインの他方は、配線135と電気的に接続される。キャパシタ114の他方の電極は、例えばGND配線などの基準電位線と電気的に接続される。 Further, in the memory circuit 30, the other of the source and drain of the transistor 110 is electrically connected to the wiring 133. The other of the source and drain of the transistor 111 is electrically connected to the wiring 134. The other of the source and drain of the transistor 113 is electrically connected to the wiring 135. The other electrode of the capacitor 114 is electrically connected to a reference potential line such as a GND wiring, for example.

配線124、125、126、127、136、137、138は、各トランジスタの導通を制御する信号線として機能させることができる。 The wirings 124, 125, 126, 127, 136, 137, and 138 can function as signal lines that control conduction of each transistor.

配線121、122は、電源線としての機能を有することができる。図3に示す構成では光電変換デバイス101のカソード側がトランジスタ102と電気的に接続する構成であり、ノードFD1およびノードFD2を高電位にリセットして動作させる構成であるため、配線122は高電位(配線121よりも高い電位)とする。 The wirings 121 and 122 can have a function as a power supply line. In the configuration shown in FIG. 3, the cathode side of the photoelectric conversion device 101 is electrically connected to the transistor 102, and the node FD1 and node FD2 are reset to a high potential to operate, so the wiring 122 is connected to a high potential ( (potential higher than that of the wiring 121).

メモリ回路30において、トランジスタ112およびトランジスタ113はソースフォロアとして動作し、ノードNW1の電位をノードNW2に読み出すことができる。配線134および配線135はトランジスタ112を動作させるための電源線としての機能を有することができ、配線134は高電位(配線135よりも高い電位)とする。 In the memory circuit 30, the transistor 112 and the transistor 113 operate as source followers, and can read the potential of the node NW1 to the node NW2. The wiring 134 and the wiring 135 can have a function as a power supply line for operating the transistor 112, and the wiring 134 is set at a high potential (higher potential than the wiring 135).

配線123は出力線として機能させることができる。メモリ回路における配線133は、データ(重み)書き込み用の信号線として機能させることができる。 The wiring 123 can function as an output line. The wiring 133 in the memory circuit can function as a signal line for data (weight) writing.

光電変換デバイス101としては、フォトダイオードを用いることができる。本発明の一態様では、赤外線を用いた撮像を行う。したがって、光電変換デバイス101には、少なくとも赤外領域の光を光電変換できるフォトダイオードを用いる。 A photodiode can be used as the photoelectric conversion device 101. In one aspect of the present invention, imaging is performed using infrared rays. Therefore, the photoelectric conversion device 101 uses a photodiode that can photoelectrically convert at least light in the infrared region.

例えば、光電変換層に有機光導電膜を有するフォトダイオードを用いることができる。有機光導電膜は薄膜であり、支持基板に可撓性があれば曲げることもできる。したがって、可撓性を有する撮像装置の形成に適する。また、撮像装置の大型化も容易である。なお、光電変換デバイス101として、有機光導電膜を有するフォトコンダクタを用いてもよい。 For example, a photodiode having an organic photoconductive film in the photoelectric conversion layer can be used. The organic photoconductive film is a thin film and can be bent if the supporting substrate is flexible. Therefore, it is suitable for forming a flexible imaging device. Furthermore, it is easy to increase the size of the imaging device. Note that a photoconductor having an organic photoconductive film may be used as the photoelectric conversion device 101.

また、単結晶シリコンを光電変換部に用いたpn接合型フォトダイオード、多結晶シリコンまたは微結晶シリコンを光電変換層に用いたpin型フォトダイオードなどを用いることもできる。または、化合物半導体など、赤外領域の光を光電変換できる材料を有するフォトダイオードを用いてもよい。 Further, a pn junction type photodiode using single crystal silicon for the photoelectric conversion portion, a pin type photodiode using polycrystalline silicon or microcrystalline silicon for the photoelectric conversion layer, etc. can also be used. Alternatively, a photodiode including a material such as a compound semiconductor that can photoelectrically convert light in the infrared region may be used.

なお、上記フォトダイオードまたはフォトコンダクタに用いることのできる材料の多くは可視光領域にも感度を有するため、可視光の画像を取得することもできる。なお、赤外光の画像を取得する際、可視光がノイズとなる場合は、光電変換デバイス101と被写体との間に赤外線透過フィルタ(可視光を遮断するフィルタ)を設けることが好ましい。 Note that many of the materials that can be used for the photodiode or photoconductor have sensitivity in the visible light region, so images in visible light can also be acquired. Note that when acquiring an infrared light image, if visible light becomes noise, it is preferable to provide an infrared transmission filter (a filter that blocks visible light) between the photoelectric conversion device 101 and the subject.

トランジスタ102は、ノードFD1の電位を制御する機能を有する。トランジスタ103は、ノードFD2の電位を制御する機能を有する。トランジスタ104は、ノードFD1およびノードFD2の電位をリセットする機能を有する。トランジスタ105はソースフォロア回路として機能し、ノードFD2の電位を画像データとして配線123に出力することができる。トランジスタ106は画像データを出力する画素を選択する機能を有する。 The transistor 102 has a function of controlling the potential of the node FD1. Transistor 103 has a function of controlling the potential of node FD2. Transistor 104 has a function of resetting the potentials of node FD1 and node FD2. The transistor 105 functions as a source follower circuit and can output the potential of the node FD2 to the wiring 123 as image data. The transistor 106 has a function of selecting a pixel that outputs image data.

トランジスタ102、トランジスタ103およびトランジスタ104にはチャネル形成領域に金属酸化物を用いたトランジスタ(以下、OSトランジスタ)を用いることが好ましい。OSトランジスタは、オフ電流が極めて低い特性を有する。トランジスタ102、トランジスタ103およびトランジスタ104にOSトランジスタを用いることによって、ノードFD1およびノードFD2で電荷を保持できる期間を極めて長くすることができる。そのため、回路構成や動作方法を複雑にすることなく、全画素で同時に電荷の蓄積動作を行うグローバルシャッタ方式を適用することができる。 For the transistors 102, 103, and 104, transistors in which a metal oxide is used in a channel formation region (hereinafter referred to as an OS transistor) are preferably used. OS transistors have a characteristic of extremely low off-state current. By using OS transistors for the transistors 102, 103, and 104, the period during which charges can be held at the nodes FD1 and FD2 can be extremely long. Therefore, it is possible to apply a global shutter method in which charge is accumulated simultaneously in all pixels without complicating the circuit configuration or operation method.

<撮像装置の動作モード>
図4Aはローリングシャッタ方式の動作方法を模式化した図であり、図4Bはグローバルシャッタ方式を模式化した図である。Enはn列目(nは自然数)の露光(蓄積動作)、Rnはn列目の読み出し動作を表している。図4A、図4Bでは、1行目(Line[1])からM行目(Line[M])(Mは自然数)までの動作を示している。
<Operation mode of imaging device>
FIG. 4A is a diagram schematically showing the operating method of the rolling shutter method, and FIG. 4B is a diagram schematically showing the global shutter method. En represents the exposure (accumulation operation) of the n-th column (n is a natural number), and Rn represents the read-out operation of the n-th column. 4A and 4B show operations from the first line (Line[1]) to the Mth line (Line[M]) (M is a natural number).

ローリングシャッタ方式は、露光とデータの読み出しを順次行う動作方法であり、ある行の読み出し期間と他の行の露光期間を重ねる方式である。露光後すぐに読み出し動作を行うため、データの保持期間が比較的短い回路構成であっても撮像を行うことができる。しかしながら、撮像の同時性がないデータで1フレームの画像が構成されるため、動体の撮像においては画像に歪みが生じてしまう。 The rolling shutter method is an operation method that sequentially performs exposure and data readout, and is a method in which the readout period of one row overlaps the exposure period of another row. Since the readout operation is performed immediately after exposure, imaging can be performed even with a circuit configuration in which the data retention period is relatively short. However, since one frame of image is composed of data without imaging simultaneity, distortion occurs in the image when imaging a moving object.

一方で、グローバルシャッタ方式は、全画素で同時に露光を行って各画素にデータを保持し、行毎にデータを読み出す動作方法である。したがって、動体の撮像であっても歪みのない画像を得ることができる。 On the other hand, the global shutter method is an operation method in which all pixels are exposed simultaneously, data is held in each pixel, and data is read out row by row. Therefore, even when imaging a moving object, an image without distortion can be obtained.

画素回路にチャネル形成領域にSiを用いたトランジスタ(以下、Siトランジスタ)などの比較的オフ電流の高いトランジスタを用いた場合は、電荷蓄積部からデータ電位が流出しやすいためローリングシャッタ方式が用いられる。Siトランジスタを用いてグローバルシャッタ方式を実現するには、別途メモリ回路などを設ける必要があり、さらに複雑な動作を高速で行わなければならない。一方で、画素回路にOSトランジスタを用いた場合は、電荷蓄積部からのデータ電位の流出がほとんどないため、容易にグローバルシャッタ方式を実現することができる。 When a pixel circuit uses a transistor with a relatively high off-state current, such as a transistor whose channel formation region uses Si (hereinafter referred to as a "Si transistor"), a rolling shutter method is used because the data potential tends to flow out from the charge storage section. . In order to realize the global shutter method using Si transistors, it is necessary to separately provide a memory circuit, etc., and furthermore, complicated operations must be performed at high speed. On the other hand, when an OS transistor is used in the pixel circuit, there is almost no leakage of data potential from the charge storage section, so a global shutter method can be easily implemented.

メモリ回路30におけるトランジスタ110、トランジスタ111、トランジスタ112、トランジスタ113にもOSトランジスタを用いることが好ましい。トランジスタ110にOSトランジスタを用いることによって、ノードNW1の電位を極めて長く保持することができる。したがって、同じデータであれば、ノードNW1に書き込む頻度を少なくすることができる。 It is also preferable to use OS transistors for the transistor 110, the transistor 111, the transistor 112, and the transistor 113 in the memory circuit 30. By using an OS transistor as the transistor 110, the potential of the node NW1 can be held for an extremely long time. Therefore, if the data is the same, it is possible to reduce the frequency of writing to the node NW1.

また、トランジスタ111、トランジスタ112、トランジスタ113にOSトランジスタを用いることによって、ノードNW2の電位を極めて長く保持することができる。ノードNW2の電位が長期に保持できることでノードFD2の電位が安定するため、画素回路10から信頼性のあるデータを読み出すことができる。 Furthermore, by using OS transistors for the transistors 111, 112, and 113, the potential of the node NW2 can be maintained for an extremely long time. Since the potential of the node NW2 can be held for a long period of time, the potential of the node FD2 is stabilized, so that reliable data can be read from the pixel circuit 10.

なお、画素回路10が有するその他のトランジスタにもOSトランジスタを適用してもよい。または、OSトランジスタおよびSiトランジスタを任意に組み合わせて適用してもよい。または、全てのトランジスタをOSトランジスタとしてもよい。または、全てのトランジスタをSiトランジスタとしてもよい。Siトランジスタとしては、アモルファスシリコンを有するトランジスタ、結晶性のシリコン(代表的には、低温ポリシリコン、単結晶シリコンなど)を有するトランジスタなどが挙げられる。 Note that OS transistors may also be applied to other transistors included in the pixel circuit 10. Alternatively, an arbitrary combination of OS transistors and Si transistors may be applied. Alternatively, all transistors may be OS transistors. Alternatively, all transistors may be Si transistors. Examples of the Si transistor include a transistor containing amorphous silicon, a transistor containing crystalline silicon (typically, low-temperature polysilicon, single crystal silicon, etc.), and the like.

発光デバイス11にはEL素子を用いることができる。当該EL素子としては赤外光を発する素子を用いることができる。特に波長700nm以上2500nm以下にピークを有する近赤外光を発するEL素子であることが好ましい。例えば、波長760nmおよびその近傍の光は静脈中の還元ヘモグロビンに吸収されやすいため、手のひらや指などからの反射光などを受光して画像化することで静脈の位置を検出することができる。当該作用は生体認証として利用することができる。 An EL element can be used for the light emitting device 11. As the EL element, an element that emits infrared light can be used. In particular, an EL element that emits near-infrared light having a peak at a wavelength of 700 nm or more and 2500 nm or less is preferable. For example, since light with a wavelength of 760 nm or around 760 nm is easily absorbed by deoxyhemoglobin in veins, the position of a vein can be detected by receiving reflected light from a palm or finger and creating an image. This effect can be used as biometric authentication.

また、還元ヘモグロビンの吸収の大きい波長の光および酸化ヘモグロビンの吸収の大きい波長(例えば940nm)の光の受光量を比較することで、生体の神経活動が活発な領域を検出することができる。当該機能は、脳機能の分析などに利用することができる。また、同様に還元ヘモグロビンが吸収する波長の光と酸化ヘモグロビンが吸収する波長の光の受光量を比較することで、血中酸素濃度を計測することもできる。なお、赤外光の吸収の対象を血液中のグルコースとすれば、血糖値を計測することもできる。 Furthermore, by comparing the amount of light received at a wavelength at which deoxyhemoglobin absorbs a large amount and light at a wavelength at which oxyhemoglobin absorbs a large amount (for example, 940 nm), a region in which neural activity is active in the living body can be detected. This function can be used for analysis of brain function, etc. Similarly, the blood oxygen concentration can also be measured by comparing the amount of light received at a wavelength that is absorbed by deoxyhemoglobin and light at a wavelength that is absorbed by oxyhemoglobin. Note that if the target of infrared light absorption is glucose in the blood, the blood sugar level can also be measured.

そのほか、適切な波長の近赤外光を利用して食品内の異物検査や工業製品の不良解析などの非破壊検査を行うこともできる。また、グローバルシャッタ方式と組み合わせることで、被写体に動きがあっても精度の高いセンシングが可能となる。 In addition, near-infrared light of an appropriate wavelength can be used to perform non-destructive inspections such as inspecting foreign objects in foods and analyzing defects in industrial products. In addition, when combined with the global shutter method, highly accurate sensing is possible even when the subject is moving.

脳機能の分析では、比較的大面積の撮像装置(センサ)を頭部に密着させる必要があるため、当該撮像装置は可撓性を有すること、または頭部形状に合わせた湾曲面に可撓性を有する撮像装置が形成されていることが好ましい。撮像装置に可撓性を付与するには、まずは硬質基板上に撮像装置を完成させ、軟質基板に転置する方法がとられる。 In analyzing brain function, it is necessary to place a relatively large-area imaging device (sensor) in close contact with the head, so the imaging device must be flexible or have a curved surface that matches the shape of the head. It is preferable that the image pickup device is formed with the following characteristics. In order to impart flexibility to an imaging device, a method is used in which the imaging device is first completed on a hard substrate and then transferred to a soft substrate.

このとき、硬質基板から撮像装置を剥離するためのバッファ層にポリイミドなどの有機樹脂が用いられるため、トランジスタ等のプロセス温度が制限されることがある。そのため、トランジスタの電気特性および信頼性を低下させてしまうことがある。また、多結晶シリコンを用いたトランジスタを形成するにはレーザ照射が必要であり、バッファ層および周辺部材に与えたレーザダメージにより剥離不良が起こることもある。 At this time, since an organic resin such as polyimide is used as a buffer layer for separating the imaging device from the hard substrate, the process temperature of transistors and the like may be limited. Therefore, the electrical characteristics and reliability of the transistor may be deteriorated. Furthermore, forming a transistor using polycrystalline silicon requires laser irradiation, and laser damage to the buffer layer and peripheral members may cause peeling defects.

したがって、可撓性を有する撮像装置を形成する場合は、OSトランジスタを用いることが好ましい。OSトランジスタは比較的低温で形成することができ、レーザ照射工程が不要であるため、上記の問題がなく、可撓性を有する撮像装置に適するといえる。 Therefore, when forming a flexible imaging device, it is preferable to use an OS transistor. Since OS transistors can be formed at relatively low temperatures and do not require a laser irradiation process, they do not have the above problems and can be said to be suitable for flexible imaging devices.

また、発光デバイス11としてEL素子を用いることで、薄型の光源付撮像装置を実現することができ、様々な機器へ搭載が容易となり、携帯性も向上させることができる。 Further, by using an EL element as the light emitting device 11, a thin imaging device with a light source can be realized, which can be easily installed in various devices, and portability can be improved.

<読み出し回路>
図5は、画素アレイ21の特定の一列に接続される回路23を説明する図である。画素回路10からデータが出力される配線123には、電流源回路29が電気的に接続される。また、配線123には、回路24(第1のCDS回路)、回路25(第2のCDS回路)、回路26(A/D変換回路)、回路27(シフトレジスタ)が順次接続される。
<Readout circuit>
FIG. 5 is a diagram illustrating the circuit 23 connected to a specific column of the pixel array 21. A current source circuit 29 is electrically connected to the wiring 123 through which data is output from the pixel circuit 10 . Further, a circuit 24 (first CDS circuit), a circuit 25 (second CDS circuit), a circuit 26 (A/D conversion circuit), and a circuit 27 (shift register) are connected to the wiring 123 in this order.

回路24は、トランジスタ141およびキャパシタ143を有する構成とすることができる。また、回路25は、トランジスタ142およびキャパシタ144を有する構成とすることができる。 The circuit 24 can have a configuration including a transistor 141 and a capacitor 143. Further, the circuit 25 can have a configuration including a transistor 142 and a capacitor 144.

キャパシタ143の一方の電極は、配線123と電気的に接続される。キャパシタ143の他方の電極は、トランジスタ141のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ141のソースまたはドレインの一方は、キャパシタ144の一方の電極と電気的に接続される。キャパシタ144の他方の電極は、トランジスタ142のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ142のソースまたはドレインの一方は、回路26と電気的に接続される。回路26は、回路27と電気的に接続される。回路26は、例えば、コンパレータ、カウンタおよび出力部(OUT)などを有することができる。 One electrode of the capacitor 143 is electrically connected to the wiring 123. The other electrode of capacitor 143 is electrically connected to one of the source and drain of transistor 141. One of the source and drain of the transistor 141 is electrically connected to one electrode of the capacitor 144. The other electrode of capacitor 144 is electrically connected to one of the source and drain of transistor 142. One of the source or drain of transistor 142 is electrically connected to circuit 26 . Circuit 26 is electrically connected to circuit 27. The circuit 26 can include, for example, a comparator, a counter, an output section (OUT), and the like.

ここで、キャパシタ143の他方の電極、トランジスタ141のソースまたはドレインの一方およびキャパシタ144の一方の電極を接続する配線をノードNC1とする。キャパシタ144の他方の電極、トランジスタ142のソースまたはドレインの一方および回路26を接続する配線をノードNC2とする。 Here, a wiring connecting the other electrode of the capacitor 143, one of the source or drain of the transistor 141, and one electrode of the capacitor 144 is referred to as a node NC1. The wiring connecting the other electrode of capacitor 144, one of the source or drain of transistor 142, and circuit 26 is designated as node NC2.

トランジスタ141のソースまたはドレインの他方、およびトランジスタ142のソースまたはドレインの他方は、基準電位(VCDS)を供給することのできる配線と電気的に接続される。 The other of the source or drain of the transistor 141 and the other of the source or drain of the transistor 142 are electrically connected to a wiring that can supply a reference potential (V CDS ).

<撮像装置の出力データ>
本発明の一態様の撮像装置では、画素で取得した第1のデータに第2のデータ(重み)を乗じた第3のデータを出力することができる。第3のデータは画素回路10、回路24および回路25を用いて生成することができ、不要な成分は除かれる。次にその説明を行う。
<Output data of imaging device>
In the imaging device according to one embodiment of the present invention, third data obtained by multiplying first data acquired by a pixel by second data (weight) can be output. The third data can be generated using the pixel circuit 10, the circuit 24, and the circuit 25, and unnecessary components are removed. Next, I will explain it.

第3のデータは、画素回路10が出力する露光なしのデータ(D)、露光なしのデータに重みを加えたデータ(Dr+w)、露光ありのデータ(Dr+x)、露光ありのデータに重みを加えたデータ(Dr+x+w)を用いて生成する。 The third data includes data without exposure (D r ) output by the pixel circuit 10, data obtained by adding weight to data without exposure (D r+w ), data with exposure (D r+x ), and data with exposure. It is generated using weighted data (D r+x+w ).

画素回路10がDを出力するとき、配線123には式(1)の関数に比例した電流が流れる。ここで、rはリセット電位、Vthはトランジスタ105のしきい値電圧であり、rが読み出し時のノードFD2の電位に相当する。 When the pixel circuit 10 outputs Dr , a current proportional to the function of equation (1) flows through the wiring 123. Here, r is the reset potential, V th is the threshold voltage of the transistor 105, and r corresponds to the potential of the node FD2 at the time of reading.

(r-Vth (1) (r-V th ) 2 (1)

画素回路10がDr+wを出力するとき、配線123には式(2)の関数に比例した電流が流れる。ここで、wは重みであり、r+wが読み出し時のノードFD2の電位に相当する。 When the pixel circuit 10 outputs Dr +w , a current proportional to the function of equation (2) flows through the wiring 123. Here, w is a weight, and r+w corresponds to the potential of the node FD2 at the time of reading.

(r+w-Vth (2) (r+w-V th ) 2 (2)

画素回路10がDr+xを出力するとき、配線123には式(3)の関数に比例した電流が流れる。ここで、xは露光による電位の変動量であり、r+xが読み出し時のノードFD2の電位に相当する。 When the pixel circuit 10 outputs Dr +x , a current proportional to the function of equation (3) flows through the wiring 123. Here, x is the amount of change in potential due to exposure, and r+x corresponds to the potential of node FD2 at the time of reading.

(r+x-Vth (3) (r+x−V th ) 2 (3)

画素回路10がDr+x+wを出力するとき、配線123には式(4)の関数に比例した電流が流れる。r+x+wが読み出し時のノードFD2の電位に相当する。 When the pixel circuit 10 outputs Dr +x+w , a current proportional to the function of equation (4) flows through the wiring 123. r+x+w corresponds to the potential of node FD2 during reading.

(r+x+w-Vth (4) (r+x+w-V th ) 2 (4)

ここで、露光無しの場合と露光ありの場合で、それぞれ重みの有無における変化量(差分)を算出する。具体的には、式(2)-式(1)、および式(4)-式(3)を計算する。 Here, the amount of change (difference) in the presence or absence of weighting is calculated for the case without exposure and the case with exposure. Specifically, equation (2) - equation (1) and equation (4) - equation (3) are calculated.

(r+w-Vth-(r-Vth=w(2r+w-2Vth) (5) (r+w−V th ) 2 −(r−V th ) 2 =w(2r+w−2V th ) (5)

(r+x+w-Vth-(r+x-Vth=w(2r+2x+w-2Vth) (6) (r+x+w-V th ) 2 -(r+x-V th ) 2 =w(2r+2x+w-2V th ) (6)

さらに、式(6)-式(5)を計算すると、式(7)に示すように解は2wxとなる。 Furthermore, when formulas (6) to (5) are calculated, the solution becomes 2wx as shown in formula (7).

w(2r+2x+w-2Vth)-w(2r+w-2Vth)=2wx (7) w(2r+2x+w-2V th )-w(2r+w-2V th )=2wx (7)

すなわち、露光データ(x)と重み(w)の積に関する情報を抽出することができる。上記式(1)乃至(4)に相当するデータを出力する動作は、画素回路10で行うことができる。式(5)および式(6)に相当するデータの算出動作は、主に回路24で行うことができる。式(7)に相当するデータの算出動作は、主に回路25で行うことができる。 That is, information regarding the product of exposure data (x) and weight (w) can be extracted. The operation of outputting data corresponding to the above equations (1) to (4) can be performed by the pixel circuit 10. The calculation operation of data corresponding to equations (5) and (6) can be mainly performed by the circuit 24. The calculation operation of data corresponding to equation (7) can be mainly performed by the circuit 25.

<撮像装置の動作>
次に画素回路10、回路24および回路25の具体的な動作の一例を図6のタイミングチャートを用いて説明する。なお、本明細書におけるタイミングチャートの説明においては、高電位を“H”、低電位を“L”で表す。なお、配線121、123、135には常時“L”が供給され、配線122、134には常時“H”が供給されている状態とする。
<Operation of imaging device>
Next, an example of specific operations of the pixel circuit 10, the circuit 24, and the circuit 25 will be explained using the timing chart of FIG. Note that in the explanation of timing charts in this specification, a high potential is expressed as "H" and a low potential is expressed as "L". It is assumed that "L" is always supplied to the wirings 121, 123, and 135, and "H" is always supplied to the wirings 122, 134.

なお、ここでは発光デバイス11の動作に触れないが、少なくとも蓄積動作の期間に適切に発光させるための電源電位が発光デバイス11に供給される状態とする。 Although the operation of the light emitting device 11 will not be discussed here, it is assumed that the light emitting device 11 is supplied with a power supply potential for appropriately emitting light at least during the storage operation period.

期間T1において、配線124の電位を“H”、配線125の電位を“H”、配線126の電位を“H”、配線127の電位を“L”、配線136の電位を“H”、配線137の電位を“L”、配線138の電位を“H”、配線151の電位を“L”、配線152の電位を“L”とすると、トランジスタ102、103、104が導通し、ノードFD1およびノードFD2には配線122の電位“H”(r:リセット電位)が供給される(リセット動作)。 In period T1, the potential of the wiring 124 is "H", the potential of the wiring 125 is "H", the potential of the wiring 126 is "H", the potential of the wiring 127 is "L", the potential of the wiring 136 is "H", and the potential of the wiring 125 is "H". When the potential of the wiring 137 is "L", the potential of the wiring 138 is "H", the potential of the wiring 151 is "L", and the potential of the wiring 152 is "L", the transistors 102, 103, and 104 are conductive, and the nodes FD1 and The potential “H” (r: reset potential) of the wiring 122 is supplied to the node FD2 (reset operation).

また、メモリ回路30において、トランジスタ113が導通し、ノードNW2に配線135の電位“L”が書き込まれる。このとき、キャパシタ108には“r-L”が保持される。さらに、トランジスタ110が導通し、ノードNW1に配線133から供給される電位“w”が書き込まれる。なお、ノードNW1への重みの書き込みは、期間T1に限らず、重みがノードNW2に読み出される前までに行われればよい。 Furthermore, in the memory circuit 30, the transistor 113 becomes conductive, and the potential "L" of the wiring 135 is written to the node NW2. At this time, "rL" is held in the capacitor 108. Further, the transistor 110 becomes conductive, and the potential "w" supplied from the wiring 133 is written to the node NW1. Note that writing of the weight to the node NW1 is not limited to the period T1, and may be performed before the weight is read to the node NW2.

期間T2において、配線124の電位を“H”、配線125の電位を“L”、配線126の電位を“L”、配線127の電位を“L”、配線136の電位を“L”、配線137の電位を“L”、配線138の電位を“H”、配線151の電位を“L”、配線152の電位を“L”とすると、トランジスタ103,104が非導通となってノードFD2にリセット電位“r”が保持される。また、ノードFD1の電位は、光電変換デバイス101の動作に応じて露光量の電位“x”分変化し、“r+x”となる(蓄積動作)。 In period T2, the potential of the wiring 124 is "H", the potential of the wiring 125 is "L", the potential of the wiring 126 is "L", the potential of the wiring 127 is "L", the potential of the wiring 136 is "L", and the potential of the wiring 125 is "L". When the potential of the wiring 137 is set to "L", the potential of the wiring 138 is set to "H", the potential of the wiring 151 is set to "L", and the potential of the wiring 152 is set to "L", the transistors 103 and 104 become non-conductive, and the potential of the wiring 152 becomes "L". Reset potential "r" is held. Further, the potential of the node FD1 changes by the potential of the exposure amount "x" according to the operation of the photoelectric conversion device 101, and becomes "r+x" (accumulation operation).

期間T3において、配線124の電位を“L”、配線125の電位を“L”、配線126の電位を“L”、配線127の電位を“L”、配線136の電位を“L”、配線137の電位を“L”、配線138の電位を“H”、配線151の電位を“L”、配線152の電位を“L”とすると、トランジスタ102が非導通となり、ノードFD1の電位は確定し、保持される。また、トランジスタ110が非導通となり、ノードNW1の電位は保持される。 In period T3, the potential of the wiring 124 is "L", the potential of the wiring 125 is "L", the potential of the wiring 126 is "L", the potential of the wiring 127 is "L", the potential of the wiring 136 is "L", and the potential of the wiring 125 is "L". When the potential of the wiring 137 is "L", the potential of the wiring 138 is "H", the potential of the wiring 151 is "L", and the potential of the wiring 152 is "L", the transistor 102 becomes non-conductive, and the potential of the node FD1 is determined. and retained. Further, the transistor 110 becomes non-conductive, and the potential of the node NW1 is maintained.

このとき、トランジスタ102、トランジスタ103、トランジスタ104およびトランジスタ110にオフ電流の低いOSトランジスタを用いることによって、ノードFD1、ノードFD2およびノードNW1からの不必要な電荷の流出を抑えることができ、各データの保持時間を延ばすことができる。 At this time, by using OS transistors with low off-state current as the transistors 102, 103, 104, and 110, it is possible to suppress unnecessary charge outflow from the nodes FD1, FD2, and NW1, and each data retention time can be extended.

期間T4において、配線124の電位を“L”、配線125の電位を“L”、配線126の電位を“L”、配線127の電位を“H”、配線136の電位を“L”、配線137の電位を“L”、配線138の電位を“H”、配線151の電位を“H”、配線152の電位を“H”とすると、トランジスタ106が導通し、トランジスタ105のソースフォロア動作によりノードFD2の電位“r”を含む関数(r-Vthに比例した電流が配線123に流れる(読み出し動作1)。当該動作は前述の式(1)に相当する。 In period T4, the potential of the wiring 124 is "L", the potential of the wiring 125 is "L", the potential of the wiring 126 is "L", the potential of the wiring 127 is "H", the potential of the wiring 136 is "L", and the potential of the wiring 125 is "L". When the potential of the wiring 137 is "L", the potential of the wiring 138 is "H", the potential of the wiring 151 is "H", and the potential of the wiring 152 is "H", the transistor 106 becomes conductive, and the source follower operation of the transistor 105 causes the transistor 106 to conduct. A current proportional to a function (r−V th ) 2 containing the potential “r” of the node FD2 flows through the wiring 123 (read operation 1). This operation corresponds to the above-mentioned equation (1).

また、回路24のトランジスタ141および回路25のトランジスタ142が導通し、ノードNC1およびノードNC2にはそれぞれ基準電位“VCDS”が書き込まれる。 Further, the transistor 141 of the circuit 24 and the transistor 142 of the circuit 25 are turned on, and the reference potential "V CDS " is written to the node NC1 and the node NC2, respectively.

期間T5において、配線124の電位を“L”、配線125の電位を“L”、配線126の電位を“L”、配線127の電位を“H”、配線136の電位を“L”、配線137の電位を“H”、配線138の電位を“L”、配線151の電位を“L”、配線152の電位を“H”とすると、メモリ回路30において、トランジスタ111が導通、トランジスタ113が非導通となり、トランジスタ112のソースフォロア動作によりノードNW1の電位“w”がノードNW2に読み出される。 In period T5, the potential of the wiring 124 is "L", the potential of the wiring 125 is "L", the potential of the wiring 126 is "L", the potential of the wiring 127 is "H", the potential of the wiring 136 is "L", and the potential of the wiring 125 is "L". When the potential of the wiring 137 is "H", the potential of the wiring 138 is "L", the potential of the wiring 151 is "L", and the potential of the wiring 152 is "H", in the memory circuit 30, the transistor 111 is conductive and the transistor 113 is conductive. The transistor 112 becomes non-conductive, and the source follower operation of the transistor 112 causes the potential "w" of the node NW1 to be read to the node NW2.

このとき、ノードFD2の電位は、キャパシタ108の容量結合により“r-L+w”となる。ここで、“L”=0Vであれば、ノードFD2の電位は“r+w”となる。したがって、トランジスタ105のソースフォロア動作により“r+w”を含む関数(r+w-Vthに比例した電流が配線123に流れる。当該動作は前述の式(2)に相当する。 At this time, the potential of the node FD2 becomes "r-L+w" due to the capacitive coupling of the capacitor 108. Here, if "L"=0V, the potential of the node FD2 becomes "r+w". Therefore, due to the source follower operation of the transistor 105, a current proportional to a function (r+w−V th ) 2 including “r+w” flows through the wiring 123. This operation corresponds to the above-mentioned equation (2).

また、回路24ではトランジスタ141が非導通となる。このとき、ノードNC1の電位は、“VCDS”=0Vのとき、キャパシタ143の容量結合によって(r+w-Vth-(r-Vth=w(2r+w-2Vth)となる。当該動作は前述の式(5)に相当する。 Further, in the circuit 24, the transistor 141 becomes non-conductive. At this time, when “V CDS ”=0V, the potential of the node NC1 becomes (r+w−V th ) 2 −(r−V th ) 2 =w(2r+w−2V th ) due to the capacitive coupling of the capacitor 143. This operation corresponds to the above-mentioned equation (5).

期間T6において、配線124の電位を“L”、配線125の電位を“H”、配線126の電位を“L”、配線127の電位を“H”、配線136の電位を“L”、配線137の電位を“L”、配線138の電位を“H”、配線151の電位を“H”、配線152の電位を“L”とすると、トランジスタ103が導通し、ノードFD2にノードFD1の電位“r+x”の電位が読み出される。したがって、トランジスタ105のソースフォロア動作により“r+x”を含む関数(r+x-Vthに比例した電流が配線123に流れる。当該動作は前述の式(3)に相当する。 In period T6, the potential of the wiring 124 is "L", the potential of the wiring 125 is "H", the potential of the wiring 126 is "L", the potential of the wiring 127 is "H", the potential of the wiring 136 is "L", and the potential of the wiring 125 is "H". When the potential of the wiring 137 is "L", the potential of the wiring 138 is "H", the potential of the wiring 151 is "H", and the potential of the wiring 152 is "L", the transistor 103 becomes conductive, and the potential of the node FD1 is transferred to the node FD2. The potential of "r+x" is read out. Therefore, due to the source follower operation of the transistor 105, a current proportional to a function (r+x−V th ) 2 including “r+x” flows through the wiring 123. This operation corresponds to the above-mentioned equation (3).

また、メモリ回路30において、トランジスタ111が非導通、トランジスタ113が導通となり、ノードNW2に配線135の電位“L”が書き込まれる。このとき、キャパシタ108には“r+x-L”が保持される。 Further, in the memory circuit 30, the transistor 111 becomes non-conductive, the transistor 113 becomes conductive, and the potential "L" of the wiring 135 is written to the node NW2. At this time, “r+x−L” is held in the capacitor 108.

また、回路24のトランジスタ141が導通し、ノードNC1には基準電位“VCDS”が書き込まれる。また、回路25のトランジスタ142が非導通となる。したがって、ノードNC2の電位は、キャパシタ144の容量結合により“VCDS-w(2r+w-2Vth)”となる。すなわち、“VCDS”=0Vであれば、ノードNC2の電位は、“-w(2r+w-2Vth)”となる。 Further, the transistor 141 of the circuit 24 becomes conductive, and the reference potential "V CDS " is written to the node NC1. Further, the transistor 142 of the circuit 25 becomes non-conductive. Therefore, the potential of the node NC2 becomes "V CDS -w (2r+w-2V th )" due to the capacitive coupling of the capacitor 144. That is, if "V CDS "=0V, the potential of the node NC2 becomes "-w(2r+w-2V th )".

期間T7において、配線124の電位を“L”、配線125の電位を“H”、配線126の電位を“L”、配線127の電位を“H”、配線136の電位を“L”、配線137の電位を“H”、配線138の電位を“L”、配線151の電位を“L”、配線152の電位を“L”とすると、メモリ回路30において、トランジスタ111が導通、トランジスタ113が非導通となり、トランジスタ112のソースフォロア動作によりノードNW1の電位“w”がノードNW2に読み出される。 In period T7, the potential of the wiring 124 is "L", the potential of the wiring 125 is "H", the potential of the wiring 126 is "L", the potential of the wiring 127 is "H", the potential of the wiring 136 is "L", and the potential of the wiring 125 is "L". When the potential of the wiring 137 is "H", the potential of the wiring 138 is "L", the potential of the wiring 151 is "L", and the potential of the wiring 152 is "L", in the memory circuit 30, the transistor 111 is conductive and the transistor 113 is conductive. The transistor 112 becomes non-conductive, and the source follower operation of the transistor 112 causes the potential "w" of the node NW1 to be read to the node NW2.

このとき、ノードFD2の電位は、キャパシタ108の容量結合により“r+x-L+w”となる。ここで、“L”=0Vであれば、ノードFD2の電位は“r+x+w”となる。したがって、トランジスタ105のソースフォロア動作により“r+x+w”を含む関数(r+x+w-Vthに比例した電流が配線123に流れる。当該動作は前述の式(4)に相当する。 At this time, the potential of the node FD2 becomes "r+x-L+w" due to the capacitive coupling of the capacitor 108. Here, if "L"=0V, the potential of the node FD2 becomes "r+x+w". Therefore, due to the source follower operation of the transistor 105, a current proportional to a function (r+x+w−V th ) 2 including “r+x+w” flows through the wiring 123. This operation corresponds to the above-mentioned equation (4).

また、回路24ではトランジスタ141が非導通となる。このとき、ノードNC1の電位は、“VCDS”=0Vのとき、キャパシタ143の容量結合によって(r+x+w-Vth-(r+x-Vth=w(2r+2x+w-2Vth)となる。当該動作は前述の式(6)に相当する。 Further, in the circuit 24, the transistor 141 becomes non-conductive. At this time, when “V CDS ”=0V, the potential of the node NC1 becomes (r+x+w−V th ) 2 −(r+x−V th ) 2 =w(2r+2x+w−2V th ) due to the capacitive coupling of the capacitor 143. This operation corresponds to the above-mentioned equation (6).

また、回路25のトランジスタ142が非導通となる。このとき、ノードNC2の電位は、“VCDS”=0Vのとき、キャパシタ144の容量結合によってw(2r+2x+w-2Vth)-w(2r+w-2Vth)=2wxとなる。当該動作は前述の式(7)に相当する。したがって、回路25から露光データ(x)と重み(w)の積に関する情報を抽出することができる。 Further, the transistor 142 of the circuit 25 becomes non-conductive. At this time, when “V CDS ”=0V, the potential of the node NC2 becomes w(2r+2x+w−2V th )−w(2r+w−2V th )=2wx due to the capacitive coupling of the capacitor 144. This operation corresponds to the above-mentioned equation (7). Therefore, information regarding the product of exposure data (x) and weight (w) can be extracted from the circuit 25.

以上が画素回路10、回路24および回路25の具体的な動作の一例である。 The above is an example of specific operations of the pixel circuit 10, the circuit 24, and the circuit 25.

<撮像装置の変形例>
本発明の一態様の撮像装置は、図7に示すブロック図の構成としてもよい。図7に示す撮像装置は、複数の画素回路10で読み出しのゲート線(配線128)、および出力線(配線123)を共有している点が図1の撮像装置と異なる。なお、図7では4つの画素で出力線等の配線を共有する例を示しているが、数は2以上であって、全画素数を等分割できる数であれば限定されない。
<Modified example of imaging device>
An imaging device according to one embodiment of the present invention may have a configuration shown in a block diagram shown in FIG. The imaging device shown in FIG. 7 differs from the imaging device shown in FIG. 1 in that a plurality of pixel circuits 10 share a readout gate line (wiring 128) and an output line (wiring 123). Although FIG. 7 shows an example in which four pixels share wiring such as an output line, the number is not limited as long as it is two or more and can equally divide the total number of pixels.

当該構成により、複数の画素から得られる露光データ(x)と重み(w)の積の情報をまとめて読み出すことができる。すなわち、複数の画素を用いた積和演算を行うことができる。複数の画素のそれぞれは、任意の重みを乗じたデータを出力することができる。したがって、複数の画素の一部に反転符号を有する重みを乗じることで、外部にデータを取り出すことなく、その他の画素との差分を得ることができる。 With this configuration, information on the product of exposure data (x) and weight (w) obtained from a plurality of pixels can be read out all at once. That is, a sum-of-products operation can be performed using a plurality of pixels. Each of the plurality of pixels can output data multiplied by an arbitrary weight. Therefore, by multiplying a portion of a plurality of pixels by a weight having an inverted sign, it is possible to obtain the difference from other pixels without extracting data to the outside.

当該撮像装置も図6に示すタイミングチャートおよびその説明に従って動作させることができる。以下、導かれる関数を示す。なお、まとめて読み出す画素数が4の場合、nは1乃至4の整数である。 The imaging device can also be operated according to the timing chart shown in FIG. 6 and its explanation. The derived functions are shown below. Note that when the number of pixels to be read out at once is 4, n is an integer from 1 to 4.

時刻T4に配線123に読み出される電流は、Σ(r-Vthに比例する。 The current read out to the wiring 123 at time T4 is proportional to Σ n (r−V th ) 2 .

時刻T5に配線123に読み出される電流は、Σ(r+w-Vthに比例する。 The current read out to the wiring 123 at time T5 is proportional to Σ n (r+w n −V th ) 2 .

時刻T6に配線123に読み出される電流は、Σ(r+x-Vthに比例する。 The current read out to the wiring 123 at time T6 is proportional to Σ n (r+x n -V th ) 2 .

時刻T7に配線123に読み出される電流は、Σ(r+x+w-Vthに比例する。 The current read out to the wiring 123 at time T7 is proportional to Σ n (r+x n +w n −V th ) 2 .

そして、時刻T7のおわりに回路25でΣ(x+w)を得ることができる。 Then, at the end of time T7, the circuit 25 can obtain Σ n (x n +w n ).

<発光デバイスおよび撮像デバイス>
次に、各画素が有することができる発光デバイスと光電変換デバイスの組み合わせについて説明する。図8A乃至図8Cは、第1の画素160、第2の画素170および被写体180を説明する図である。第1の画素160および第2の画素170は、画素アレイ21が有する画素に適用することができる。なお、一つの画素を正方形とみなしたときの一辺のサイズは1mm以下、好ましくは100μm以下とする。
<Light-emitting device and imaging device>
Next, combinations of light emitting devices and photoelectric conversion devices that each pixel can have will be described. 8A to 8C are diagrams illustrating the first pixel 160, the second pixel 170, and the subject 180. The first pixel 160 and the second pixel 170 can be applied to pixels included in the pixel array 21. Note that when one pixel is regarded as a square, the size of one side is 1 mm or less, preferably 100 μm or less.

図8Aは、第1の画素160に光電変換デバイス101a、第2の画素170に光電変換デバイス101b、両方の画素に発光デバイス11aを有する構成である。発光デバイス11aから発せられた光は被写体180でその一部が吸収され、被写体180で反射した光は各画素で受光される。なお、図中に示す矢印は、光の経路の一部を示している。 FIG. 8A shows a configuration in which the first pixel 160 has a photoelectric conversion device 101a, the second pixel 170 has a photoelectric conversion device 101b, and both pixels have a light emitting device 11a. Part of the light emitted from the light emitting device 11a is absorbed by the subject 180, and the light reflected by the subject 180 is received by each pixel. Note that the arrows shown in the figure indicate part of the optical path.

撮像の目的となる中心波長が波長Aおよび波長B(波長A<波長B)の二つであるとき、発光デバイス11aには波長Aおよび波長Bを含むブロードな波長分布の光を発するEL素子を用いることができる。ここで、光電変換デバイス101aの吸収端波長は波長Bよりも短く、光電変換デバイス101bの吸収端波長は波長B以上とすることができる。 When there are two central wavelengths to be imaged, wavelengths A and B (wavelength A<wavelength B), the light emitting device 11a includes an EL element that emits light with a broad wavelength distribution including wavelengths A and B. Can be used. Here, the absorption edge wavelength of the photoelectric conversion device 101a can be shorter than the wavelength B, and the absorption edge wavelength of the photoelectric conversion device 101b can be greater than or equal to the wavelength B.

光電変換デバイス101aとしては、波長A近傍を吸収端波長とする半導体材料を光電変換層に用いたフォトダイオードを用いることができる。光電変換デバイス101bとしては、波長B近傍を吸収端波長とする半導体材料を光電変換層に用いたフォトダイオードを用いることができる。 As the photoelectric conversion device 101a, a photodiode whose photoelectric conversion layer is made of a semiconductor material whose absorption edge wavelength is near wavelength A can be used. As the photoelectric conversion device 101b, a photodiode whose photoelectric conversion layer is made of a semiconductor material whose absorption edge wavelength is near wavelength B can be used.

または、光電変換デバイス101a、101bともに波長Aおよび波長Bを含む波長域に感度を有する半導体材料で光電変換層を形成してもよい。このとき、光電変換デバイス101a上に波長Aおよびその近傍を透過する光学フィルタを設け、光電変換デバイス101b上に波長Bおよびその近傍を透過する光学フィルタを設ければよい。 Alternatively, the photoelectric conversion layer of both the photoelectric conversion devices 101a and 101b may be formed of a semiconductor material sensitive to a wavelength range including wavelength A and wavelength B. At this time, an optical filter that transmits wavelength A and its vicinity may be provided on the photoelectric conversion device 101a, and an optical filter that transmits wavelength B and its vicinity may be provided on the photoelectric conversion device 101b.

このような組み合わせにより、第1の画素160では波長A近傍およびそれより波長の短い光の情報を得ることができる。また、第2の画素170では波長B近傍およびそれより波長の短い光の情報を得ることができる。つまり、第2の画素170で得られた情報から第1の画素160で得られた情報の差分をとれば、波長Bおよびその近傍のデータを抽出することができる。 With such a combination, the first pixel 160 can obtain information about light near wavelength A and light having a shorter wavelength. Further, in the second pixel 170, information about light near wavelength B and light having a shorter wavelength can be obtained. That is, by taking the difference between the information obtained at the first pixel 160 and the information obtained at the second pixel 170, data at wavelength B and its vicinity can be extracted.

図1に示す撮像装置を用いることで、各画素で取得した画像データに重みを乗じたデータを出力することができる。したがって、当該データを外部に取り出して差分演算することで、波長Bおよびその近傍の情報のみを得ることができる。 By using the imaging device shown in FIG. 1, it is possible to output data obtained by multiplying image data acquired at each pixel by a weight. Therefore, by extracting the data to the outside and calculating the difference, only information about wavelength B and its vicinity can be obtained.

また、図7に示す撮像装置を用いれば、差分演算に用いる画素に適切な重みを加え、まとめて読み出すことで波長Bおよびその近傍の情報のみを得ることができる。 Furthermore, if the imaging device shown in FIG. 7 is used, it is possible to obtain only information on the wavelength B and its vicinity by adding appropriate weights to the pixels used in the difference calculation and reading them out all at once.

なお、上記は二つの波長の光を利用する例であるが、さらに多くの波長の光を利用する構成としてもよい。 Note that although the above example uses light of two wavelengths, a configuration may be adopted that uses light of more wavelengths.

図8Bは、第1の画素160に光電変換デバイス101aおよび発光デバイス11bを有し、第2の画素170に光電変換デバイス101bおよび発光デバイス11bを有する構成である。発光デバイス11bには、波長Aにピークを有する光を発するEL素子を用いることができる。発光デバイス11cには、波長Bにピークを有する光を発するEL素子を用いることができる。 FIG. 8B shows a configuration in which the first pixel 160 has a photoelectric conversion device 101a and a light emitting device 11b, and the second pixel 170 has a photoelectric conversion device 101b and a light emitting device 11b. An EL element that emits light having a peak at wavelength A can be used as the light emitting device 11b. An EL element that emits light having a peak at wavelength B can be used as the light emitting device 11c.

図8Bに示す構成では、光源の波長分布がブロードではないため、波長Aにピークを有する光の情報を光電変換デバイス101aで直接取得することができる。また、波長Bにピークを有する光の情報を光電変換デバイス101bで直接取得することができる。 In the configuration shown in FIG. 8B, since the wavelength distribution of the light source is not broad, information on light having a peak at wavelength A can be directly acquired by the photoelectric conversion device 101a. Further, information on light having a peak at wavelength B can be directly acquired by the photoelectric conversion device 101b.

図8Cは、第1の画素160に発光デバイス11b、第2の画素170に発光デバイス11c、両方の画素に光電変換デバイス101bを有する構成である。光電変換デバイス101bの吸収端波長を波長B以上とし、第1の画素160と第2の画素170を時間差(T1、T2)で動作させる。この動作により、T1では、波長Bにピークを有する光の情報を画素170が有する光電変換デバイス101bで直接取得することができる。また、T2では、波長Aにピークを有する光の情報を画素160が有する光電変換デバイス101bで直接取得することができる。 FIG. 8C shows a configuration in which the first pixel 160 has a light emitting device 11b, the second pixel 170 has a light emitting device 11c, and both pixels have a photoelectric conversion device 101b. The absorption edge wavelength of the photoelectric conversion device 101b is set to be equal to or greater than the wavelength B, and the first pixel 160 and the second pixel 170 are operated with a time difference (T1, T2). With this operation, at T1, information on light having a peak at wavelength B can be directly acquired by the photoelectric conversion device 101b included in the pixel 170. Furthermore, at T2, information on light having a peak at wavelength A can be directly acquired by the photoelectric conversion device 101b included in the pixel 160.

なお、図8B、図8Cに示す構成では、必ずしも差分演算をする必要はないが、差分演算を行うことにより不要な波長のノイズ成分を削減できる場合がある。 Note that in the configurations shown in FIGS. 8B and 8C, it is not always necessary to perform a difference calculation, but noise components of unnecessary wavelengths may be reduced by performing a difference calculation.

<画素の変形例>
図9Aは、本発明の一態様の撮像装置の画素に設けることができる画素回路10および発光デバイス11を説明する回路図である。画素回路10は、図3に示した構成と同じである。
<Example of pixel modification>
FIG. 9A is a circuit diagram illustrating a pixel circuit 10 and a light emitting device 11 that can be provided in a pixel of an imaging device according to one embodiment of the present invention. The pixel circuit 10 has the same configuration as shown in FIG.

当該画素では画素回路10と発光デバイス11との電気的な接続はないため、発光デバイス11に対する入力電位、および発光のタイミングは独立して制御することができる。発光デバイス11の一方の電極は、配線130と電気的に接続される。配線130は、発光デバイス11に順方向バイアスを供給して発光させるための電位を供給する機能を有する。発光デバイス11の他方の電極は、例えばGND配線などの基準電位線と電気的に接続される。 In this pixel, there is no electrical connection between the pixel circuit 10 and the light emitting device 11, so the input potential to the light emitting device 11 and the timing of light emission can be independently controlled. One electrode of the light emitting device 11 is electrically connected to the wiring 130. The wiring 130 has a function of supplying a forward bias to the light emitting device 11 and supplying a potential for causing the light emitting device 11 to emit light. The other electrode of the light emitting device 11 is electrically connected to a reference potential line such as a GND wiring, for example.

図9Bは、発光デバイス11の一方の電極が配線122と電気的に接続された構成である。ノードFD1およびノードFD2のリセット電位、トランジスタ105に供給する電源電位、および発光デバイス11の入力電位を共通化できる場合は、当該構成とすることができる。 FIG. 9B shows a configuration in which one electrode of the light emitting device 11 is electrically connected to the wiring 122. If the reset potential of the nodes FD1 and FD2, the power supply potential supplied to the transistor 105, and the input potential of the light emitting device 11 can be made common, this configuration can be adopted.

また、図9Cに示すように、図9Bの構成にトランジスタ109を加えてもよい。トランジスタ109のソースまたはドレインの一方は、発光デバイス11の一方の電極と電気的に接続される。トランジスタ109のソースまたはドレインの他方は、配線122と電気的に接続される。トランジスタ109のゲートは配線124と電気的に接続される。当該構成とすることによって、発光期間をトランジスタ102の導通の期間のみに制限することができ、消費電力を低減することができる。トランジスタ102の導通が必要な期間は、ノードFD1に対するリセット動作期間および蓄積動作期間のみであり、読み出し動作期間などにおける不要な発光を抑えることができる。 Further, as shown in FIG. 9C, a transistor 109 may be added to the configuration of FIG. 9B. One of the source and drain of transistor 109 is electrically connected to one electrode of light emitting device 11 . The other of the source and drain of the transistor 109 is electrically connected to the wiring 122. A gate of the transistor 109 is electrically connected to the wiring 124. With this structure, the light emission period can be limited to only the period when the transistor 102 is conductive, and power consumption can be reduced. The period during which the transistor 102 needs to be conductive is only the reset operation period and the storage operation period for the node FD1, and unnecessary light emission during the read operation period and the like can be suppressed.

また、発光デバイス11に入力する適切な電位に対して、ノードFD1およびノードFD2のリセット電位などが高すぎる場合は、図10Aに示すように発光デバイス11の一方の電極と配線122との間に抵抗素子115を電気的に接続してもよい。抵抗素子115は電流制限抵抗として作用し、発光デバイス11に流れる電流を制限することができ、発光デバイス11の信頼性を高めることができる。抵抗素子115の抵抗値は、発光デバイス11の電気特性にあわせて適切な値を選択すればよい。 In addition, if the reset potentials of the nodes FD1 and FD2 are too high with respect to the appropriate potential input to the light emitting device 11, as shown in FIG. Resistance element 115 may be electrically connected. The resistance element 115 acts as a current limiting resistor, can limit the current flowing through the light emitting device 11, and can improve the reliability of the light emitting device 11. The resistance value of the resistive element 115 may be selected appropriately according to the electrical characteristics of the light emitting device 11.

なお、図10Bに示すように図9Cに示したトランジスタ109を抵抗素子115の代替えとして動作させてもよい。当該構成では、トランジスタ109のゲートは配線131と電気的に接続する。したがって、配線131の電位を可変することで、発光デバイス11の照度および発光のタイミングを任意に制御することができ、消費電力を抑えることができる。 Note that as shown in FIG. 10B, the transistor 109 shown in FIG. 9C may be operated in place of the resistive element 115. In this structure, the gate of the transistor 109 is electrically connected to the wiring 131. Therefore, by varying the potential of the wiring 131, the illuminance and timing of light emission of the light emitting device 11 can be arbitrarily controlled, and power consumption can be suppressed.

また、図10Cに示すように、トランジスタ109を設けた構成であって、トランジスタ109のソースまたはドレインの他方を配線130と電気的に接続し、トランジスタ109のゲートを配線124と電気的に接続する構成であってもよい。当該構成では、発光デバイス11に対する入力電位は配線130で制御し、発光のタイミングは配線124で制御する。 Further, as shown in FIG. 10C, a transistor 109 is provided, the other of the source or drain of the transistor 109 is electrically connected to the wiring 130, and the gate of the transistor 109 is electrically connected to the wiring 124. It may be a configuration. In this configuration, the input potential to the light emitting device 11 is controlled by the wiring 130, and the timing of light emission is controlled by the wiring 124.

なお、図9A乃至図9Cおよび図10A乃至図10Cでは、光電変換デバイス101のカソードがトランジスタ102と電気的に接続する構成を示したが、図11A乃至図11Cおよび図12A乃至図12Cに示すように光電変換デバイス101のアノードがトランジスタ102と電気的に接続する構成としてもよい。 Note that although FIGS. 9A to 9C and FIGS. 10A to 10C show configurations in which the cathode of the photoelectric conversion device 101 is electrically connected to the transistor 102, as shown in FIGS. 11A to 11C and FIGS. 12A to 12C, Alternatively, the anode of the photoelectric conversion device 101 may be electrically connected to the transistor 102.

図11A乃至図11Cおよび図12A乃至図12Cに示す構成では、光電変換デバイス101の一方の電極が配線122と電気的に接続され、光電変換デバイス101の他方の電極がトランジスタ102のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。また、トランジスタ104のソースまたはドレインの他方が配線132と電気的に接続される。 In the configurations shown in FIGS. 11A to 11C and 12A to 12C, one electrode of the photoelectric conversion device 101 is electrically connected to the wiring 122, and the other electrode of the photoelectric conversion device 101 is connected to the source or drain of the transistor 102. electrically connected to one side. Further, the other of the source and drain of the transistor 104 is electrically connected to the wiring 132.

配線132は、電源線またはリセット電位の供給線としての機能を有することができる。図11A乃至図11Cおよび図12A乃至図12Cに示す構成では、ノードFD1およびノードFD2を低電位にリセットして動作させる構成であるため、配線132は低電位(配線122よりも低い電位)とする。 The wiring 132 can function as a power supply line or a reset potential supply line. In the configurations shown in FIGS. 11A to 11C and 12A to 12C, the nodes FD1 and FD2 are reset to a low potential to operate, so the wiring 132 is at a low potential (lower potential than the wiring 122). .

図11A乃至図11Cおよび図12A乃至図12Cに示す発光デバイス11およびその周辺要素との接続形態の説明は、図9A乃至図9Cおよび図10A乃至図10Cの説明を参照することができる。 For a description of the light emitting device 11 shown in FIGS. 11A to 11C and FIGS. 12A to 12C and its connection form with peripheral elements, reference can be made to the description of FIGS. 9A to 9C and FIGS. 10A to 10C.

撮像装置が有するOSトランジスタは、バックゲートを設けた構成としてもよい。図13Aは、バックゲートがフロントゲートと電気的に接続された構成を示しており、オン電流を高める効果を有する。図13Bは、バックゲートが定電位を供給できる配線と電気的に接続された構成を示しており、トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。 The OS transistor included in the imaging device may have a back gate. FIG. 13A shows a configuration in which the back gate is electrically connected to the front gate, which has the effect of increasing on-current. FIG. 13B shows a configuration in which the back gate is electrically connected to a wiring that can supply a constant potential, and the threshold voltage of the transistor can be controlled.

また、図13A、図13Bを組み合わせるなど、それぞれのトランジスタが適切な動作が行えるような構成としてもよい。また、バックゲートが設けられないトランジスタを画素回路が有していてもよい。なお、トランジスタにバックゲートを設ける構成は、本実施の形態に示す全ての画素回路および周辺回路に適用することができる。 Alternatively, a configuration may be adopted in which each transistor can perform an appropriate operation, such as by combining FIGS. 13A and 13B. Furthermore, the pixel circuit may include a transistor that is not provided with a back gate. Note that the structure in which a back gate is provided in a transistor can be applied to all the pixel circuits and peripheral circuits shown in this embodiment.

本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。 This embodiment mode can be combined with the descriptions of other embodiment modes as appropriate.

(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の撮像装置の構造例などについて説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a structural example of an imaging device according to one embodiment of the present invention will be described.

図14Aに、撮像装置が有する画素の構造を例示する。画素は、発光デバイス11および光電変換デバイス101を有する層510、画素回路10を構成するトランジスタ等を有する層520の積層構造とすることができる。なお、それぞれの層は支持基板を有する。 FIG. 14A illustrates the structure of a pixel included in the imaging device. The pixel can have a layered structure including a layer 510 having the light emitting device 11 and the photoelectric conversion device 101, and a layer 520 having the transistor and the like forming the pixel circuit 10. Note that each layer has a supporting substrate.

層510が有する発光デバイス11としては、エレクトロルミネッセンスを利用する発光デバイス(EL素子)を適用することができる。EL素子は、一対の電極の間に発光性の化合物を含む層(EL層)を有する。一対の電極間に、EL素子のしきい値電圧よりも大きい電位差を生じさせると、EL層に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はEL層において再結合し、EL層に含まれる発光物質が発光する。 As the light emitting device 11 included in the layer 510, a light emitting device (EL element) that uses electroluminescence can be used. An EL element has a layer containing a luminescent compound (EL layer) between a pair of electrodes. When a potential difference greater than the threshold voltage of the EL element is generated between the pair of electrodes, holes are injected into the EL layer from the anode side and electrons are injected from the cathode side. The injected electrons and holes recombine in the EL layer, and the light-emitting substance contained in the EL layer emits light.

また、EL素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機EL素子、後者は無機EL素子と呼ばれている。 Further, EL elements are classified depending on whether the light emitting material is an organic compound or an inorganic compound, and the former is generally called an organic EL element and the latter an inorganic EL element.

有機EL素子は、電圧を印加することにより、一方の電極から電子、他方の電極から正孔がそれぞれEL層に注入される。そして、それらキャリア(電子および正孔)が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このような発光デバイスは、電流励起型の発光デバイスと呼ばれる。 In an organic EL element, by applying a voltage, electrons are injected from one electrode and holes are injected from the other electrode into the EL layer. When these carriers (electrons and holes) recombine, the luminescent organic compound forms an excited state, and emits light when the excited state returns to the ground state. Due to this mechanism, such a light emitting device is called a current excitation type light emitting device.

EL層は、蒸着法(真空蒸着法を含む)、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法などの方法で形成することができる。 The EL layer can be formed by a vapor deposition method (including a vacuum vapor deposition method), a transfer method, a printing method, an inkjet method, a coating method, or the like.

無機EL素子は、その素子構成により、分散型無機EL素子と薄膜型無機EL素子とに分類される。分散型無機EL素子は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有するものであり、発光メカニズムはドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー-アクセプター再結合型発光である。薄膜型無機EL素子は、発光層を誘電体層で挟み込み、さらにそれを電極で挟んだ構造であり、発光メカニズムは金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光である。 Inorganic EL devices are classified into dispersed type inorganic EL devices and thin film type inorganic EL devices depending on their device configurations. A dispersion type inorganic EL device has a light emitting layer in which particles of a light emitting material are dispersed in a binder, and the light emission mechanism is donor-acceptor recombination type light emission that utilizes a donor level and an acceptor level. A thin film type inorganic EL element has a structure in which a light emitting layer is sandwiched between dielectric layers, which are further sandwiched between electrodes, and the light emission mechanism is localized light emission using inner shell electron transition of metal ions.

図14Bに発光デバイス11(EL素子)の構成を示す。EL層300は、層330、発光層320、層340などの複数の層で構成することができる。層330は、例えば電子注入性の高い物質を含む層(電子注入層)および電子輸送性の高い物質を含む層(電子輸送層)などを有することができる。発光層320は、例えば発光性の化合物を有する。層340は、例えば正孔注入性の高い物質を含む層(正孔注入層)および正孔輸送性の高い物質を含む層(正孔輸送層)を有することができる。 FIG. 14B shows the configuration of the light emitting device 11 (EL element). The EL layer 300 can be composed of multiple layers such as a layer 330, a light emitting layer 320, and a layer 340. The layer 330 can include, for example, a layer containing a substance with high electron injection properties (electron injection layer), a layer containing a substance with high electron transport properties (electron transport layer), and the like. The light-emitting layer 320 includes, for example, a light-emitting compound. The layer 340 can include, for example, a layer containing a substance with high hole injection property (hole injection layer) and a layer containing a substance with high hole transport property (hole transport layer).

電極311および電極312の間に設けられたEL層300は、単一の発光ユニットとして機能することができる。なお、層330と層340との間に複数の発光層が設けられていてもよい。なお、電極311および電極312のいずれか一方に透光性の導電膜を用いることで、光の射出方向が決定される。 The EL layer 300 provided between the electrode 311 and the electrode 312 can function as a single light emitting unit. Note that a plurality of light emitting layers may be provided between the layer 330 and the layer 340. Note that by using a light-transmitting conductive film for either the electrode 311 or the electrode 312, the light emission direction is determined.

発光デバイス11は、EL層300を構成する材料に応じて様々な波長の光を発することができる。本発明の一態様では、EL層300を構成する材料に近赤外光(波長720乃至2500nm)にピークを有する光を発する材料を用いる。例えば、720nm、760nm、850nm、900nm、940nmおよびこれらの波長近傍の光を発する材料を用途に応じて用いればよい。 The light emitting device 11 can emit light of various wavelengths depending on the material forming the EL layer 300. In one embodiment of the present invention, the EL layer 300 is made of a material that emits light having a peak in near-infrared light (wavelengths from 720 to 2500 nm). For example, materials that emit light at wavelengths of 720 nm, 760 nm, 850 nm, 900 nm, 940 nm, and around these wavelengths may be used depending on the purpose.

なお、本発明の一態様においては、EL層300の発光材料(ゲスト材料、またはドーパント材料ともいう)として、近赤外光を呈する有機金属イリジウム錯体を有すると好ましい。当該有機金属イリジウム錯体としては、ジメチルフェニル骨格とキノキサリン骨格とを有すると好適である。また、上記有機金属イリジウム錯体としては、代表的には、ビス{4,6-ジメチル-2-[3-(3,5-ジメチルフェニル)-2-キノキサリニル-κN]フェニル-κC}(2,2’,6,6’-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオナト-κO,O’)イリジウム(III)(略称:Ir(dmdpq)(dpm))などを用いることができる。上記有機金属イリジウム錯体を用いることで、量子効率または発光効率の高い撮像素子を提供することができる。 Note that in one embodiment of the present invention, the EL layer 300 preferably includes an organometallic iridium complex that emits near-infrared light as a light-emitting material (also referred to as a guest material or dopant material). The organometallic iridium complex preferably has a dimethylphenyl skeleton and a quinoxaline skeleton. The organometallic iridium complex is typically bis{4,6-dimethyl-2-[3-(3,5-dimethylphenyl)-2-quinoxalinyl-κN]phenyl-κC}(2, 2′,6,6′-tetramethyl-3,5-heptanedionato-κ 2 O,O′)iridium(III) (abbreviation: Ir(dmdpq) 2 (dpm)), etc. can be used. By using the above organometallic iridium complex, it is possible to provide an imaging device with high quantum efficiency or luminous efficiency.

また、上記有機金属イリジウム錯体を分散状態にするために用いる物質(すなわちホスト材料)としては、例えば、2,3-ビス(4-ジフェニルアミノフェニル)キノキサリン(略称:TPAQn)、NPBのようなアリールアミン骨格を有する化合物の他、CBP、4,4’,4’’-トリス(カルバゾール-9-イル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)等のカルバゾール誘導体や、ビス[2-(2’-ヒドロキシフェニル)ピリジナト]亜鉛(略称:Znpp)、ビス[2-(2-ヒドロキシフェニル)ベンズオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX))、ビス(2-メチル-8-キノリノラト)(4-フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(略称:BAlq)、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)等の金属錯体が好ましい。また、PVKのような高分子化合物を用いることもできる。 Further, as the substance (i.e., host material) used to make the organometallic iridium complex into a dispersed state, examples include 2,3-bis(4-diphenylaminophenyl)quinoxaline (abbreviation: TPAQn), an aryl compound such as NPB, In addition to compounds having an amine skeleton, carbazole derivatives such as CBP, 4,4',4''-tris(carbazol-9-yl)triphenylamine (abbreviation: TCTA), and bis[2-(2'-hydroxy) phenyl)pyridinato]zinc (abbreviation: Znpp 2 ), bis[2-(2-hydroxyphenyl)benzoxazolato]zinc (abbreviation: Zn(BOX) 2 ), bis(2-methyl-8-quinolinolato) (4 Metal complexes such as -phenylphenolato)aluminum(III) (abbreviation: BAlq) and tris(8-quinolinolato)aluminum(III) (abbreviation: Alq 3 ) are preferred. Further, a polymer compound such as PVK can also be used.

なお、上記有機金属イリジウム錯体を分散状態にするために用いる材料(ホスト材料)としては、N-(1,1’-ビフェニル-4-イル)-N-[4-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)フェニル]-9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-アミン(略称:PCBBiF)を用いると好適である。 The material (host material) used to disperse the organometallic iridium complex is N-(1,1'-biphenyl-4-yl)-N-[4-(9-phenyl-9H-). It is preferable to use carbazol-3-yl)phenyl]-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine (abbreviation: PCBBiF).

なお、発光層320において、上述した有機金属イリジウム錯体(ゲスト材料)と上述したホスト材料とを含んで形成することにより、EL層300からは、発光効率の高い近赤外の燐光発光を得ることができる。 Note that by forming the light-emitting layer 320 containing the above-mentioned organometallic iridium complex (guest material) and the above-mentioned host material, it is possible to obtain near-infrared phosphorescence with high luminous efficiency from the EL layer 300. I can do it.

層510が有する光電変換デバイス101としては、フォトダイオード、フォトコンダクタなどを用いることができる。例えば、光電変換デバイス101は、図14Cに示すように、層531と、層540と、層532との積層とすることができる。 As the photoelectric conversion device 101 included in the layer 510, a photodiode, a photoconductor, or the like can be used. For example, the photoelectric conversion device 101 can be a stack of a layer 531, a layer 540, and a layer 532, as shown in FIG. 14C.

図14Cに示す光電変換デバイス101は有機光導電膜の一例であり、層531、層532は電極に相当し、一方が透光性を有することで光電変換部に光を導入することができる。層540は光電変換部に相当し、層541、層542および層542を有する。 The photoelectric conversion device 101 shown in FIG. 14C is an example of an organic photoconductive film, and the layers 531 and 532 correspond to electrodes, and one of them has translucency so that light can be introduced into the photoelectric conversion section. The layer 540 corresponds to a photoelectric conversion section and includes a layer 541, a layer 542, and a layer 542.

光電変換部の層541、543のいずれか一方はホール輸送層、他方は電子輸送層とすることができる。また、層542は光電変換層とすることができる。 One of the layers 541 and 543 of the photoelectric conversion section can be a hole transport layer, and the other can be an electron transport layer. Further, the layer 542 can be a photoelectric conversion layer.

ホール輸送層としては、例えば酸化モリブデンなどを用いることができる。電子輸送層としては、例えば、C60、C70などのフラーレン、またはそれらの誘導体などを用いることができる。 As the hole transport layer, for example, molybdenum oxide or the like can be used. As the electron transport layer, for example, fullerenes such as C60 and C70, or derivatives thereof can be used.

光電変換層としては、n型有機半導体およびp型有機半導体の混合層(バルクヘテロ接合構造)を用いることができる。光電変換層の材料の一例としては、銅(II)フタロシアニン(Copper(II)phthalocyanine;CuPc)やテトラフェニルジベンゾペリフランテン(Tetraphenyldibenzoperiflanthene;DBP)等の有機半導体材料が挙げられる。 As the photoelectric conversion layer, a mixed layer (bulk heterojunction structure) of an n-type organic semiconductor and a p-type organic semiconductor can be used. Examples of materials for the photoelectric conversion layer include organic semiconductor materials such as copper (II) phthalocyanine (CuPc) and tetraphenyldibenzoperiflanthene (DBP).

また、光電変換デバイス101として、単結晶シリコンを用いて形成するpn接合型フォトダイオード、単結晶シリコン、微結晶シリコン、または多結晶シリコンなどの薄膜を用いて形成するpin接合型フォトダイオードなどを用いてもよい。単結晶シリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコンは赤外光に感度を有し、赤外光の検知に適している。 Further, as the photoelectric conversion device 101, a pn junction photodiode formed using single crystal silicon, a pin junction photodiode formed using a thin film such as single crystal silicon, microcrystalline silicon, or polycrystalline silicon is used. It's okay. Single crystal silicon, microcrystalline silicon, and polycrystalline silicon are sensitive to infrared light and are suitable for detecting infrared light.

層520には、主に画素回路10が有するトランジスタ等の要素が設けられる。また、実施の形態1で説明した周辺回路が有するトランジスタの一部または全てを有していてもよい。当該トランジスタにはOSトランジスタを用いることが好ましい。 The layer 520 is mainly provided with elements such as transistors included in the pixel circuit 10. Further, some or all of the transistors included in the peripheral circuit described in Embodiment 1 may be included. It is preferable to use an OS transistor as the transistor.

OSトランジスタに用いる半導体材料としては、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上、より好ましくは3eV以上である金属酸化物を用いることができる。代表的には、インジウムを含む酸化物半導体などであり、例えば、後述するCAAC-OSまたはCAC-OSなどを用いることができる。CAAC-OSは結晶を構成する原子が安定であり、信頼性を重視するトランジスタなどに適する。また、CAC-OSは、高移動度特性を示すため、高速駆動を行うトランジスタなどに適する。 As a semiconductor material used for the OS transistor, a metal oxide having an energy gap of 2 eV or more, preferably 2.5 eV or more, and more preferably 3 eV or more can be used. Typically, it is an oxide semiconductor containing indium, and for example, CAAC-OS or CAC-OS, which will be described later, can be used. The atoms that make up the crystal of CAAC-OS are stable, making it suitable for transistors and other devices where reliability is important. Further, since CAC-OS exhibits high mobility characteristics, it is suitable for transistors and the like that are driven at high speed.

OSトランジスタは半導体層のエネルギーギャップが大きいため、数yA/μm(チャネル幅1μmあたりの電流値)という極めて低いオフ電流特性を示す。また、OSトランジスタは、インパクトイオン化、アバランシェ降伏、および短チャネル効果などが生じないなどSiトランジスタとは異なる特徴を有し、高耐圧で信頼性の高い回路を形成することができる。また、Siトランジスタでは問題となる結晶性の不均一性に起因する電気特性のばらつきもOSトランジスタでは生じにくい。 Since the energy gap of the semiconductor layer is large, the OS transistor exhibits an extremely low off-current characteristic of several yA/μm (current value per 1 μm of channel width). Further, OS transistors have characteristics different from Si transistors, such as not causing impact ionization, avalanche breakdown, short channel effects, etc., and can form highly reliable circuits with high breakdown voltage. Further, variations in electrical characteristics due to non-uniformity of crystallinity, which is a problem in Si transistors, are less likely to occur in OS transistors.

OSトランジスタが有する半導体層は、例えばインジウム、亜鉛およびM(アルミニウム、チタン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム、スズ、ネオジムまたはハフニウム等の金属の一つまたは複数)を含むIn-M-Zn系酸化物で表記される膜とすることができる。In-M-Zn系酸化物は代表的には、スパッタリング法で形成することができる。または、ALD(Atomic layer deposition)法を用いて形成してもよい。 The semiconductor layer included in the OS transistor is, for example, In--M containing indium, zinc, and M (one or more of metals such as aluminum, titanium, gallium, germanium, yttrium, zirconium, lanthanum, cerium, tin, neodymium, or hafnium). - The film can be expressed as a Zn-based oxide. In-M-Zn-based oxides can typically be formed by sputtering. Alternatively, it may be formed using an ALD (atomic layer deposition) method.

In-M-Zn系酸化物をスパッタリング法で形成するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、In≧M、Zn≧Mを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:3、In:M:Zn=4:2:4.1、In:M:Zn=5:1:6、In:M:Zn=5:1:7、In:M:Zn=5:1:8等が好ましい。なお、成膜される半導体層の原子数比はそれぞれ、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス40%の変動を含む。 The atomic ratio of metal elements in a sputtering target used to form an In-M-Zn-based oxide by sputtering preferably satisfies In≧M and Zn≧M. The atomic ratio of metal elements in such a sputtering target is In:M:Zn=1:1:1, In:M:Zn=1:1:1.2, In:M:Zn=3:1: 2, In:M:Zn=4:2:3, In:M:Zn=4:2:4.1, In:M:Zn=5:1:6, In:M:Zn=5:1: 7, In:M:Zn=5:1:8 etc. are preferable. Note that the atomic ratio of each of the semiconductor layers to be formed includes a variation of plus or minus 40% of the atomic ratio of the metal elements contained in the above sputtering target.

半導体層としては、キャリア密度の低い酸化物半導体を用いる。例えば、半導体層は、キャリア密度が1×1017/cm以下、好ましくは1×1015/cm以下、さらに好ましくは1×1013/cm以下、より好ましくは1×1011/cm以下、さらに好ましくは1×1010/cm未満であり、1×10-9/cm以上の酸化物半導体を用いることができる。そのような酸化物半導体を、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ。当該酸化物半導体は欠陥準位密度が低く、安定な特性を有する酸化物半導体であるといえる。 As the semiconductor layer, an oxide semiconductor with low carrier density is used. For example, the semiconductor layer has a carrier density of 1×10 17 /cm 3 or less, preferably 1×10 15 /cm 3 or less, more preferably 1×10 13 /cm 3 or less, more preferably 1×10 11 /cm 3 or less, more preferably less than 1×10 10 /cm 3 , and 1×10 −9 /cm 3 or more can be used. Such an oxide semiconductor is referred to as a high-purity intrinsic or substantially high-purity intrinsic oxide semiconductor. The oxide semiconductor can be said to have low defect level density and stable characteristics.

なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性および電気特性(電界効果移動度、しきい値電圧等)に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とするトランジスタの半導体特性を得るために、半導体層のキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。 Note that the composition is not limited to these, and a material having an appropriate composition may be used depending on the required semiconductor characteristics and electrical characteristics (field effect mobility, threshold voltage, etc.) of the transistor. In addition, in order to obtain the required semiconductor characteristics of the transistor, it is preferable that the carrier density, impurity concentration, defect density, atomic ratio of metal elements and oxygen, interatomic distance, density, etc. of the semiconductor layer be appropriate. .

半導体層を構成する酸化物半導体において、第14族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、酸素欠損が増加し、n型化してしまう。このため、半導体層におけるシリコンや炭素の濃度(二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)により得られる濃度)を、2×1018atoms/cm以下、好ましくは2×1017atoms/cm以下とする。 When silicon or carbon, which is one of the Group 14 elements, is contained in the oxide semiconductor that constitutes the semiconductor layer, oxygen vacancies increase and the oxide semiconductor becomes n-type. For this reason, the concentration of silicon or carbon (concentration obtained by secondary ion mass spectrometry (SIMS)) in the semiconductor layer is set to 2×10 18 atoms/cm 3 or less, preferably 2×10 17 atoms. / cm3 or less.

また、アルカリ金属およびアルカリ土類金属は、酸化物半導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため、半導体層におけるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度(SIMSにより得られる濃度)を、1×1018atoms/cm以下、好ましくは2×1016atoms/cm以下にする。 Further, when alkali metals and alkaline earth metals combine with an oxide semiconductor, they may generate carriers, which may increase the off-state current of the transistor. For this reason, the concentration of the alkali metal or alkaline earth metal (concentration obtained by SIMS) in the semiconductor layer is set to 1×10 18 atoms/cm 3 or less, preferably 2×10 16 atoms/cm 3 or less.

また、半導体層を構成する酸化物半導体に窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じてキャリア密度が増加し、n型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため半導体層における窒素濃度(SIMSにより得られる濃度)は、5×1018atoms/cm以下にすることが好ましい。 Further, when nitrogen is contained in the oxide semiconductor forming the semiconductor layer, electrons as carriers are generated, the carrier density increases, and the semiconductor layer is likely to become n-type. As a result, a transistor using an oxide semiconductor containing nitrogen tends to have normally-on characteristics. Therefore, the nitrogen concentration (concentration obtained by SIMS) in the semiconductor layer is preferably 5×10 18 atoms/cm 3 or less.

また、半導体層を構成する酸化物半導体に水素が含まれていると、金属原子と結合する酸素と反応して水になるため、酸化物半導体中に酸素欠損を形成する場合がある。酸化物半導体中のチャネル形成領域に酸素欠損が含まれていると、トランジスタはノーマリーオン特性となる場合がある。さらに、酸素欠損に水素が入った欠陥はドナーとして機能し、キャリアである電子が生成されることがある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成する場合がある。したがって、水素が多く含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタは、ノーマリーオン特性となりやすい。 Further, if hydrogen is contained in the oxide semiconductor that constitutes the semiconductor layer, it reacts with oxygen bonded to metal atoms to become water, which may cause oxygen vacancies to be formed in the oxide semiconductor. If a channel formation region in an oxide semiconductor contains oxygen vacancies, the transistor may exhibit normally-on characteristics. Furthermore, defects in which hydrogen is inserted into oxygen vacancies function as donors, and electrons, which are carriers, may be generated. Further, a portion of hydrogen may combine with oxygen that is bonded to a metal atom to generate electrons, which are carriers. Therefore, a transistor using an oxide semiconductor containing a large amount of hydrogen tends to have normally-on characteristics.

酸素欠損に水素が入った欠陥は、酸化物半導体のドナーとして機能しうる。しかしながら、当該欠陥を定量的に評価することは困難である。そこで、酸化物半導体においては、ドナー濃度ではなく、キャリア濃度で評価される場合がある。よって、本明細書等では、酸化物半導体のパラメータとして、ドナー濃度ではなく、電界が印加されない状態を想定したキャリア濃度を用いる場合がある。つまり、本明細書等に記載の「キャリア濃度」は、「ドナー濃度」と言い換えることができる場合がある。 A defect in which hydrogen is present in an oxygen vacancy can function as a donor for an oxide semiconductor. However, it is difficult to quantitatively evaluate the defect. Therefore, in oxide semiconductors, evaluation is sometimes made based on carrier concentration rather than donor concentration. Therefore, in this specification and the like, a carrier concentration assuming a state in which no electric field is applied is sometimes used instead of a donor concentration as a parameter of an oxide semiconductor. That is, the "carrier concentration" described in this specification and the like can sometimes be translated into "donor concentration."

酸化物半導体中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体において、SIMSにより得られる水素濃度を、1×1020atoms/cm未満、好ましくは1×1019atoms/cm未満、より好ましくは5×1018atoms/cm未満、さらに好ましくは1×1018atoms/cm未満とする。水素などの不純物が十分に低減された酸化物半導体をトランジスタのチャネル形成領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。 It is preferable that hydrogen in the oxide semiconductor be reduced as much as possible. Specifically, in the oxide semiconductor, the hydrogen concentration obtained by SIMS is less than 1×10 20 atoms/cm 3 , preferably less than 1×10 19 atoms/cm 3 , more preferably 5×10 18 atoms/cm It is less than 3 , more preferably less than 1×10 18 atoms/cm 3 . By using an oxide semiconductor in which impurities such as hydrogen are sufficiently reduced for a channel formation region of a transistor, stable electrical characteristics can be provided.

また、半導体層は、例えば非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、c軸に配向した結晶を有するCAAC-OS(C-Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、CAAC-OSは最も欠陥準位密度が低い。 Further, the semiconductor layer may have a non-single crystal structure, for example. Non-single crystal structures include, for example, CAAC-OS (C-Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor) having crystals oriented along the c-axis, polycrystalline structures, microcrystalline structures, or amorphous structures. Among non-single crystal structures, the amorphous structure has the highest density of defect levels, and the CAAC-OS has the lowest density of defect levels.

非晶質構造の酸化物半導体膜は、例えば、原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない。または、非晶質構造の酸化物膜は、例えば、完全な非晶質構造であり、結晶部を有さない。 For example, an oxide semiconductor film having an amorphous structure has a disordered atomic arrangement and does not have a crystalline component. Alternatively, the oxide film having an amorphous structure has, for example, a completely amorphous structure and does not have a crystal part.

なお、半導体層が、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、CAAC-OSの領域、単結晶構造の領域のうち、二種以上を有する混合膜であってもよい。混合膜は、例えば上述した領域のうち、いずれか二種以上の領域を含む単層構造、または積層構造を有する場合がある。 Note that even if the semiconductor layer is a mixed film having two or more of the following: an amorphous structure region, a microcrystalline structure region, a polycrystalline structure region, a CAAC-OS region, and a single crystal structure region. good. The mixed film may have, for example, a single-layer structure or a laminated structure including two or more of the above-mentioned regions.

以下では、非単結晶の半導体層の一態様であるCAC(Cloud-Aligned Composite)-OSの構成について説明する。 The structure of a CAC (Cloud-Aligned Composite)-OS, which is one embodiment of a non-single-crystal semiconductor layer, will be described below.

CAC-OSとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上2nm以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上2nm以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。 CAC-OS is, for example, a structure of a material in which elements constituting an oxide semiconductor are unevenly distributed in a size of 0.5 nm or more and 10 nm or less, preferably 1 nm or more and 2 nm or less, or in the vicinity thereof. Note that in the following, in an oxide semiconductor, one or more metal elements are unevenly distributed, and a region having the metal element has a size of 0.5 nm or more and 10 nm or less, preferably 1 nm or more and 2 nm or less, or a size in the vicinity thereof. The mixed state is also called mosaic or patch.

なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。 Note that the oxide semiconductor preferably contains at least indium. In particular, it is preferable to include indium and zinc. Also, in addition to them, aluminum, gallium, yttrium, copper, vanadium, beryllium, boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, or magnesium, etc. One or more selected from these may be included.

例えば、In-Ga-Zn酸化物におけるCAC-OS(CAC-OSの中でもIn-Ga-Zn酸化物を、特にCAC-IGZOと呼称してもよい。)とは、インジウム酸化物(以下、InOX1(X1は0よりも大きい実数)とする。)、またはインジウム亜鉛酸化物(以下、InX2ZnY2Z2(X2、Y2、およびZ2は0よりも大きい実数)とする。)と、ガリウム酸化物(以下、GaOX3(X3は0よりも大きい実数)とする。)、またはガリウム亜鉛酸化物(以下、GaX4ZnY4Z4(X4、Y4、およびZ4は0よりも大きい実数)とする。)などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のInOX1、またはInX2ZnY2Z2が、膜中に均一に分布した構成(以下、クラウド状ともいう。)である。 For example, CAC-OS in In-Ga-Zn oxide (In-Ga-Zn oxide may be particularly referred to as CAC-IGZO among CAC-OS) is indium oxide (hereinafter, InO X1 (X1 is a real number greater than 0), or indium zinc oxide (hereinafter, In X2 Zn Y2 O Z2 (X2, Y2, and Z2 are real numbers greater than 0)), and gallium. oxide (hereinafter referred to as GaO X3 ( X3 is a real number larger than 0 )), or gallium zinc oxide (hereinafter referred to as Ga ), the material separates into a mosaic - like structure, and the mosaic-like InO be.

つまり、CAC-OSは、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合酸化物半導体である。なお、本明細書において、例えば、第1の領域の元素Mに対するInの原子数比が、第2の領域の元素Mに対するInの原子数比よりも大きいことを、第1の領域は、第2の領域と比較して、Inの濃度が高いとする。 That is, CAC-OS is a complex oxide semiconductor having a configuration in which a region whose main component is GaO X3 and a region whose main component is In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 are mixed. Note that, in this specification, for example, the atomic ratio of In to the element M in the first region is larger than the atomic ratio of In to the element M in the second region. Assume that the In concentration is higher than that in region 2.

なお、IGZOは通称であり、In、Ga、Zn、およびOによる1つの化合物をいう場合がある。代表例として、InGaO(ZnO)m1(m1は自然数)、またはIn(1+x0)Ga(1-x0)(ZnO)m0(-1≦x0≦1、m0は任意数)で表される結晶性の化合物が挙げられる。 Note that IGZO is a common name and may refer to one compound made of In, Ga, Zn, and O. As a typical example, it is expressed as InGaO 3 (ZnO) m1 (m1 is a natural number) or In (1+x0) Ga (1-x0) O 3 (ZnO) m0 (-1≦x0≦1, m0 is an arbitrary number) Examples include crystalline compounds.

上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはCAAC構造を有する。なお、CAAC構造とは、複数のIGZOのナノ結晶がc軸配向を有し、かつa-b面においては配向せずに連結した結晶構造である。 The crystalline compound has a single crystal structure, a polycrystalline structure, or a CAAC structure. Note that the CAAC structure is a crystal structure in which a plurality of IGZO nanocrystals have c-axis orientation and are connected without being oriented in the ab plane.

一方、CAC-OSは、酸化物半導体の材料構成に関する。CAC-OSとは、In、Ga、Zn、およびOを含む材料構成において、一部にGaを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にInを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。したがって、CAC-OSにおいて、結晶構造は副次的な要素である。 On the other hand, CAC-OS relates to the material composition of an oxide semiconductor. CAC-OS is a material composition containing In, Ga, Zn, and O, with some regions observed as nanoparticles containing Ga as the main component and some nanoparticles containing In as the main component. This refers to a configuration in which regions observed in a shape are randomly distributed in a mosaic shape. Therefore, in CAC-OS, crystal structure is a secondary element.

なお、CAC-OSは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Inを主成分とする膜と、Gaを主成分とする膜との2層からなる構造は、含まない。 Note that the CAC-OS does not include a stacked structure of two or more types of films with different compositions. For example, a structure consisting of two layers of a film mainly composed of In and a film mainly composed of Ga is not included.

なお、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。 Note that a clear boundary may not be observed between the region where GaO X3 is the main component and the region where In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is the main component.

なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、CAC-OSは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にInを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。 In addition, instead of gallium, select from aluminum, yttrium, copper, vanadium, beryllium, boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, or magnesium. When the CAC-OS contains one or more of the metal elements, the CAC-OS will have a region observed in the form of nanoparticles mainly composed of the metal element and a region mainly composed of In. A configuration in which regions observed in the form of particles are randomly dispersed in a mosaic pattern.

CAC-OSは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、CAC-OSをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス(代表的にはアルゴン)、酸素ガス、および窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を0%以上30%未満、好ましくは0%以上10%以下とすることが好ましい。 The CAC-OS can be formed, for example, by sputtering without intentionally heating the substrate. Furthermore, when forming the CAC-OS by sputtering, one or more of an inert gas (typically argon), oxygen gas, and nitrogen gas may be used as the film-forming gas. good. Further, the lower the flow rate ratio of oxygen gas to the total flow rate of film forming gas during film formation, the better. For example, it is preferable to set the flow rate ratio of oxygen gas to 0% or more and less than 30%, preferably 0% or more and 10% or less. .

CAC-OSは、X線回折(XRD:X-ray diffraction)測定法のひとつであるOut-of-plane法によるθ/2θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、X線回折測定から、測定領域のa-b面方向、およびc軸方向の配向は見られないことが分かる。 CAC-OS has the characteristic that no clear peaks are observed when measured using a θ/2θ scan using the out-of-plane method, which is one of the X-ray diffraction (XRD) measurement methods. have That is, it can be seen from the X-ray diffraction measurement that no orientation in the a-b plane direction or the c-axis direction of the measurement region is observed.

また、CAC-OSは、プローブ径が1nmの電子線(ナノビーム電子線ともいう。)を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域(リング領域)と、該リング領域に複数の輝点が観測される。したがって、電子線回折パターンから、CAC-OSの結晶構造が、平面方向、および断面方向において、配向性を有さないnc(nano-crystal)構造を有することがわかる。 Furthermore, in the electron beam diffraction pattern obtained by irradiating an electron beam with a probe diameter of 1 nm (also referred to as a nanobeam electron beam), CAC-OS has a ring-shaped area with high brightness (ring area) and a ring-shaped area with high brightness. Multiple bright spots are observed in the area. Therefore, it can be seen from the electron diffraction pattern that the crystal structure of CAC-OS has an nc (nano-crystal) structure with no orientation in the plane direction and the cross-sectional direction.

また、例えば、In-Ga-Zn酸化物におけるCAC-OSでは、エネルギー分散型X線分光法(EDX:Energy Dispersive X-ray spectroscopy)を用いて取得したEDXマッピングにより、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。 Furthermore, for example, in CAC-OS in In-Ga-Zn oxide, EDX mapping obtained using energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) reveals that GaO It can be confirmed that the region and the region whose main component is In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 are unevenly distributed and have a mixed structure.

CAC-OSは、金属元素が均一に分布したIGZO化合物とは異なる構造であり、IGZO化合物と異なる性質を有する。つまり、CAC-OSは、GaOX3などが主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。 CAC-OS has a structure different from that of IGZO compounds in which metal elements are uniformly distributed, and has different properties from IGZO compounds. In other words, in CAC-OS, a region in which GaO X3 is the main component and a region in which InX2 Zn Y2 O Z2 or InO It has a mosaic-like structure.

ここで、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域は、GaOX3などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。したがって、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度(μ)が実現できる。 Here, the region where In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is the main component is a region with higher conductivity than the region where GaO X3 or the like is the main component. In other words, conductivity as an oxide semiconductor is developed by carriers flowing through a region where InX2ZnY2OZ2 or InOX1 is the main component. Therefore, by distributing regions containing In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 as a main component in a cloud shape in the oxide semiconductor, high field effect mobility (μ) can be achieved.

一方、GaOX3などが主成分である領域は、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、GaOX3などが主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。 On the other hand, a region whose main component is GaO X3 or the like has higher insulation than a region whose main component is In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 . In other words, by distributing regions containing GaO X3 or the like as a main component in the oxide semiconductor, leakage current can be suppressed and good switching operation can be achieved.

したがって、CAC-OSを半導体素子に用いた場合、GaOX3などに起因する絶縁性と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流(Ion)、および高い電界効果移動度(μ)を実現することができる。 Therefore, when CAC-OS is used in a semiconductor device, the insulation caused by GaO X3 and the conductivity caused by In On-current (I on ) and high field-effect mobility (μ) can be achieved.

また、CAC-OSを用いた半導体素子は、信頼性が高い。したがって、CAC-OSは、様々な半導体装置の構成材料として適している。 Furthermore, semiconductor devices using CAC-OS have high reliability. Therefore, CAC-OS is suitable as a constituent material for various semiconductor devices.

層510および層520が有する支持基板には、可撓性を有する基板を用いることが好ましい。支持基板が可撓性を有することで、可撓性を有する撮像装置を構成することができる。例えば、生体の一部に撮像装置を密着させて装着することが容易となる。 It is preferable to use a flexible substrate as the support substrate included in the layer 510 and the layer 520. Since the support substrate has flexibility, a flexible imaging device can be configured. For example, it becomes easy to attach the imaging device closely to a part of the living body.

可撓性を有する支持基板の材料としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂、ポリアミド樹脂(ナイロン、アラミド等)、ポリシロキサン樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、ABS樹脂、セルロースナノファイバー等を用いることができる。 Materials for the flexible support substrate include polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyacrylonitrile resins, acrylic resins, polyimide resins, polymethyl methacrylate resins, polycarbonate (PC) resins, Polyethersulfone (PES) resin, polyamide resin (nylon, aramid, etc.), polysiloxane resin, cycloolefin resin, polystyrene resin, polyamideimide resin, polyurethane resin, polyvinyl chloride resin, polyvinylidene chloride resin, polypropylene resin, polytetra Fluoroethylene (PTFE) resin, ABS resin, cellulose nanofiber, etc. can be used.

また、層520が有する支持基板には、シリコンウエハなどの半導体基板、ガラス基板、セラミクス基板、絶縁表面を有する金属基板などを用いてもよい。これらの基板が可撓性を有するほど薄く加工することが好ましい。用途によっては、可撓性を有さない支持基板を用いてもよい。 Furthermore, the supporting substrate of the layer 520 may be a semiconductor substrate such as a silicon wafer, a glass substrate, a ceramic substrate, a metal substrate having an insulating surface, or the like. It is preferable that these substrates be processed to be thin enough to have flexibility. Depending on the application, a support substrate that does not have flexibility may be used.

層510が有する支持基板には、利用する波長の光に対して透光性を有する基板を上記材料から選択して用いることができる。 As the supporting substrate of the layer 510, a substrate that is transparent to light of the wavelength to be used can be selected from the above materials.

なお、層520が有する支持基板にシリコンウエハなどの半導体基板を用いる場合は、当該半導体基板に画素回路を駆動する回路、画像信号の読み出し回路、画像処理回路等を設けることができる。具体的には、実施の形態1で説明した回路(画素回路10、回路22、23、28など)が有する一部または全てのトランジスタを支持基板に設けることができる。当該構成とすることで、画素回路を構成する要素および周辺回路を複数の層に分散させ、当該要素同士または当該要素と当該周辺回路を重ねて設けることができるため、撮像装置の面積を小さくすることができる。 Note that when a semiconductor substrate such as a silicon wafer is used as the support substrate of the layer 520, a circuit for driving a pixel circuit, an image signal readout circuit, an image processing circuit, and the like can be provided on the semiconductor substrate. Specifically, some or all of the transistors included in the circuits (pixel circuit 10, circuits 22, 23, 28, etc.) described in Embodiment 1 can be provided on the support substrate. With this configuration, the elements constituting the pixel circuit and the peripheral circuits can be distributed over multiple layers, and the elements can be provided overlapping each other or the elements and the peripheral circuits, thereby reducing the area of the imaging device. be able to.

図15は、図14Aに示す画素の断面の一例を説明する図である。層510は発光デバイス11として、図14Bに示したEL素子を有する。また、光電変換デバイス101として、図14Cに示した有機光導電膜を有する。層520はOSトランジスタを有し、図15では図9Cに示す構成を例として、光電変換デバイス101と接続するトランジスタ102、および発光デバイス11と接続するトランジスタ109を例示する。 FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a cross section of the pixel shown in FIG. 14A. Layer 510 has the EL element shown in FIG. 14B as light emitting device 11. Furthermore, the photoelectric conversion device 101 includes an organic photoconductive film shown in FIG. 14C. The layer 520 includes OS transistors, and in FIG. 15, the transistor 102 connected to the photoelectric conversion device 101 and the transistor 109 connected to the light emitting device 11 are illustrated using the configuration shown in FIG. 9C as an example.

発光デバイス11において、電極312は図9Cに示す基準電位線(GND)に相当する。光電変換デバイス101において、層532は電源線(配線121)に相当する。 In the light emitting device 11, the electrode 312 corresponds to the reference potential line (GND) shown in FIG. 9C. In the photoelectric conversion device 101, the layer 532 corresponds to a power line (wiring 121).

図16AにOSトランジスタの詳細を示す。図16Aに示すOSトランジスタは、酸化物半導体層および導電層の積層上に絶縁層を設け、当該半導体層に達する溝を設けることでソース電極205およびドレイン電極206を形成するセルフアライン型の構成である。 FIG. 16A shows details of the OS transistor. The OS transistor shown in FIG. 16A has a self-aligned structure in which a source electrode 205 and a drain electrode 206 are formed by providing an insulating layer on a stack of an oxide semiconductor layer and a conductive layer, and providing a trench that reaches the semiconductor layer. be.

OSトランジスタは、酸化物半導体層207に形成されるチャネル形成領域、ソース領域203およびドレイン領域204のほか、ゲート電極201、ゲート絶縁膜202を有する構成とすることができる。当該溝には少なくともゲート絶縁膜202およびゲート電極201が設けられる。当該溝には、さらに酸化物半導体層208が設けられていてもよい。 The OS transistor can have a structure including a channel formation region, a source region 203, and a drain region 204 formed in the oxide semiconductor layer 207, as well as a gate electrode 201 and a gate insulating film 202. At least a gate insulating film 202 and a gate electrode 201 are provided in the groove. An oxide semiconductor layer 208 may be further provided in the groove.

OSトランジスタは、図16Bに示すように、ゲート電極201をマスクとして半導体層にソース領域203およびドレイン領域204を形成するセルフアライン型の構成としてもよい。 The OS transistor may have a self-aligned structure in which a source region 203 and a drain region 204 are formed in the semiconductor layer using the gate electrode 201 as a mask, as shown in FIG. 16B.

または、図16Cに示すように、ソース電極205またはドレイン電極206とゲート電極201とが重なる領域を有するノンセルフアライン型のトップゲート型トランジスタであってもよい。 Alternatively, as shown in FIG. 16C, a non-self-aligned top-gate transistor having a region where the source electrode 205 or the drain electrode 206 and the gate electrode 201 overlap may be used.

トランジスタ102、109はバックゲート535を有する構造を示しているが、バックゲートを有さない構造であってもよい。バックゲート535は、図16Dに示すトランジスタのチャネル幅方向の断面図のように、対向して設けられるトランジスタのフロントゲートと電気的に接続してもよい。なお、図16Dは図16Aのトランジスタを例として示しているが、その他の構造のトランジスタも同様である。また、バックゲート535にフロントゲートとは異なる固定電位を供給することができる構成であってもよい。 Although the transistors 102 and 109 have a structure having a back gate 535, they may have a structure without a back gate. The back gate 535 may be electrically connected to the front gate of a transistor provided oppositely, as shown in the cross-sectional view of the transistor in the channel width direction shown in FIG. 16D. Note that although FIG. 16D shows the transistor in FIG. 16A as an example, the same applies to transistors with other structures. Further, a configuration may be adopted in which a fixed potential different from that of the front gate can be supplied to the back gate 535.

トランジスタ102、109上には平坦化膜551,552が設けられる。平坦化膜551、552によってトランジスタやコンタクト部で生じる凹凸部を平坦化した面に発光デバイス11(電極311、EL層300、電極312)および光電変換デバイス101(層531、層540、層532)が設けられる。 Planarization films 551 and 552 are provided over the transistors 102 and 109. The light emitting device 11 (electrode 311, EL layer 300, electrode 312) and the photoelectric conversion device 101 (layer 531, layer 540, layer 532) are formed on the surface where the uneven portions caused by the transistors and contact portions are flattened by the flattening films 551 and 552. will be provided.

電極311および層531には金属などの低抵抗の導電膜を用いることができる。例えば、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)などの金属、またはその合金、もしくはその金属窒化物から一種以上を用いて形成することができる。 For the electrode 311 and the layer 531, a low-resistance conductive film such as metal can be used. For example, tungsten (W), molybdenum (Mo), zirconium (Zr), hafnium (Hf), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), chromium (Cr), cobalt (Co), nickel (Ni) ), titanium (Ti), platinum (Pt), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), alloys thereof, or metal nitrides thereof. .

電極312および層532には近赤外光を透過する透光性導電膜を用いることができる。例えば、電極312および層532には、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、インジウム錫酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。 A light-transmitting conductive film that transmits near-infrared light can be used for the electrode 312 and the layer 532. For example, the electrode 312 and the layer 532 include indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, indium A light-transmitting conductive material such as zinc oxide or indium tin oxide added with silicon oxide can be used.

図15に示す画素の構成では、層510が有する発光デバイス11から外部に光601を射出し、その反射光602を層510が有する光電変換デバイス101で受光する。 In the pixel configuration shown in FIG. 15, light 601 is emitted to the outside from the light emitting device 11 included in the layer 510, and the reflected light 602 is received by the photoelectric conversion device 101 included in the layer 510.

発光デバイス11および光電変換デバイス101に酸素、水素、水分、二酸化炭素等が侵入しないように、発光デバイス11および光電変換デバイス101上に保護層553を設けてもよい。保護層553としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、DLC(Diamond Like Carbon)などの無機絶縁膜を用いることが好ましい。 A protective layer 553 may be provided on the light emitting device 11 and the photoelectric conversion device 101 to prevent oxygen, hydrogen, moisture, carbon dioxide, etc. from entering the light emitting device 11 and the photoelectric conversion device 101. As the protective layer 553, it is preferable to use an inorganic insulating film such as silicon nitride, silicon nitride oxide, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum oxynitride, aluminum nitride oxide, DLC (Diamond Like Carbon), or the like.

また、保護層553と基板582との間に封止層570を設けて密封することが好ましい。封止層570としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、PVC(ポリビニルクロライド)、アクリル系樹脂、ポリイミド、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)またはEVA(エチレンビニルアセテート)などを用いることができる。また、封止層570に乾燥剤が含まれていてもよい。 Further, it is preferable that a sealing layer 570 is provided between the protective layer 553 and the substrate 582 for sealing. For the sealing layer 570, in addition to an inert gas such as nitrogen or argon, ultraviolet curing resin or thermosetting resin can be used, such as PVC (polyvinyl chloride), acrylic resin, polyimide, epoxy resin, silicone resin, etc. A resin such as PVB (polyvinyl butyral) or EVA (ethylene vinyl acetate) can be used. Furthermore, the sealing layer 570 may contain a desiccant.

また、保護層553と基板582との間において、発光デバイス11と光電変換デバイス101との境およびその近傍に遮光層571を設けることが好ましい。発光デバイス11から射出された光の一部は、封止層570、保護層553、基板582などで散乱または反射され、光電変換デバイス101で受光されてしまうことがある。遮光層571を設けることによって、これらの有用な情報を含まない迷光を光電変換デバイス101で受光することを防ぐことができる。遮光層571は、利用する波長の光の反射率の高い金属または吸収率の高い樹脂などで形成することが好ましい。 Further, between the protective layer 553 and the substrate 582, it is preferable to provide a light shielding layer 571 at and near the boundary between the light emitting device 11 and the photoelectric conversion device 101. A part of the light emitted from the light emitting device 11 may be scattered or reflected by the sealing layer 570, the protective layer 553, the substrate 582, etc., and may be received by the photoelectric conversion device 101. By providing the light shielding layer 571, it is possible to prevent the photoelectric conversion device 101 from receiving such stray light that does not contain useful information. The light shielding layer 571 is preferably formed of a metal with a high reflectance of light of the wavelength to be used, a resin with a high absorption rate, or the like.

基板581、582は支持基板である。基板581、582として可撓性を有する基板を用いる場合は、基板581とトランジスタ等が設けられる領域との間に層591を設けることが好ましい。また、基板582と封止層570が設けられる領域との間に層592を設けることが好ましい。 Substrates 581 and 582 are supporting substrates. When flexible substrates are used as the substrates 581 and 582, a layer 591 is preferably provided between the substrate 581 and a region where a transistor or the like is provided. Further, a layer 592 is preferably provided between the substrate 582 and the region where the sealing layer 570 is provided.

形成温度が高く、精密に位置合わせが必要な構造物(例えばトランジスタなど)を可撓性基板上に直接形成することは困難であり、これらはまず硬質基板上に形成して可撓性基板に転置することが一般的である。層591、592は当該構造物を硬質基板から剥離するためのバッファ層であり、例えばポリイミドなどの耐熱性があり線膨張係数の小さい樹脂を用いることができる。なお、基板581を設けず、層591が支持基板としての機能を有していてもよい。また、基板582を設けず、層592が支持基板としての機能を有していてもよい。 It is difficult to directly form structures (such as transistors) that require high formation temperatures and precise alignment on a flexible substrate, so these are first formed on a hard substrate and then transferred to a flexible substrate. It is common to transpose. The layers 591 and 592 are buffer layers for peeling off the structure from the hard substrate, and can be made of a resin such as polyimide that is heat resistant and has a small coefficient of linear expansion. Note that the layer 591 may function as a supporting substrate without providing the substrate 581. Alternatively, the layer 592 may function as a supporting substrate without providing the substrate 582.

本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。 This embodiment mode can be combined with the descriptions of other embodiment modes as appropriate.

(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様に係る撮像装置を用いることができる電子機器の一例を説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, an example of an electronic device that can use an imaging device according to one embodiment of the present invention will be described.

図17A1は、脳機能を分析する赤外分光装置である。図17A2に示すように、人体には頭部に被せるように装着する。本発明の一態様の撮像装置912は可撓性を有し、ヘルメット型の筐体911の内側曲面に取り付けることができる。なお、撮像装置912は筐体911の内側全面ではなく、必要な部位のみに取り付けられていてもよい。また、赤外分光装置は、データ記録用メモリ、制御用LSI、バッテリーなどを有することができる。データの取り出しおよび電源の供給は外部インターフェイス913を介して行うことができる。 FIG. 17A1 is an infrared spectroscopy device for analyzing brain function. As shown in FIG. 17A2, it is attached to the human body so as to cover the head. The imaging device 912 of one embodiment of the present invention has flexibility and can be attached to the inner curved surface of the helmet-shaped housing 911. Note that the imaging device 912 may be attached not to the entire inner surface of the housing 911 but only to a necessary portion. Further, the infrared spectrometer can include a data recording memory, a control LSI, a battery, and the like. Data retrieval and power supply can be performed via external interface 913.

当該赤外分光装置では、酸化ヘモグロビンが吸収ピークを有する赤外光の吸光度と還元ヘモグロビンが吸収ピークを有する赤外光の吸光度を比較する(差分をとる)ことで大脳皮質中の神経活動を検知することができる。脳の活動部位および活動の強度を知ることができるため、傷病の把握や研究に用いることができる。本発明の一態様の撮像装置912は光源を有し薄型であるため、薄型軽量の赤外分光装置を形成することができる。 This infrared spectrometer detects neural activity in the cerebral cortex by comparing (taking the difference) the absorbance of infrared light, where oxyhemoglobin has an absorption peak, and the absorbance of infrared light, where deoxyhemoglobin has an absorption peak. can do. Since it is possible to know the active areas and intensity of brain activity, it can be used for understanding and researching injuries and diseases. Since the imaging device 912 of one embodiment of the present invention includes a light source and is thin, a thin and lightweight infrared spectroscopic device can be formed.

図17B1は、図17A1と基本的な機能は同じであるが、形状および用途の異なる脳機能を分析する赤外分光装置である。当該赤外分光装置は、バンド921に内蔵された二つの撮像装置922、バッテリー923および無線通信ユニット924を有する。図17B2に示すように、人体にはバンド921の弾性を利用して頭部の一部に装着する。バンド921は樹脂または金属などの弾性体で形成されている。電源の供給はバッテリー923から行うことができ、データは無線通信ユニット924を介して送受信することができる。当該赤外分光装置は小型軽量で、脳の特定の部位の活動検知に用いることができる。 FIG. 17B1 is an infrared spectroscopy device for analyzing brain functions that has the same basic function as FIG. 17A1 but has a different shape and purpose. The infrared spectrometer has two imaging devices 922 built into a band 921, a battery 923, and a wireless communication unit 924. As shown in FIG. 17B2, the band 921 is attached to a part of the human body's head using its elasticity. Band 921 is made of an elastic body such as resin or metal. Power can be supplied from a battery 923, and data can be transmitted and received via a wireless communication unit 924. The infrared spectroscopy device is small and lightweight, and can be used to detect activity in specific areas of the brain.

図18Aは、血中酸素濃度計である。筐体931に設けられた検知部932に指をのせ、検知部932直下に配置された撮像装置934で撮像を行う。撮像結果は、筐体931上部に設けられた表示部933に表示される。当該血中酸素濃度計では、異なる二つの波長の光に対する酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光度の差分から血中の酸素濃度を算出することができる。本発明の一態様の撮像装置912は光源を有し薄型であるため、薄型軽量の血中酸素濃度計を形成することができる。 FIG. 18A is a blood oximeter. A finger is placed on a detection section 932 provided in a housing 931, and an image is captured by an imaging device 934 disposed directly below the detection section 932. The imaging results are displayed on a display section 933 provided at the top of the housing 931. This blood oxygen concentration meter can calculate the oxygen concentration in the blood from the difference in absorbance between oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin with respect to light of two different wavelengths. Since the imaging device 912 of one embodiment of the present invention has a light source and is thin, a thin and lightweight blood oxygen concentration meter can be formed.

図18Bは食品選別機器であり、筐体941、操作ボタン942、表示部943、遮光フード944等を有する。果物などの被検査食材に受光部の周囲に設けられた遮光フード944を密着させて撮像することにより、食材内に混入した異物、虫、食材内部の空洞や腐敗などを検出することができる。また、検出した複数の赤外光の差分から赤外分光スペクトルを得ることができ、食材の糖度なども検出することができる。食品選別機器では、不良品やグレードの選別や収穫期の判断を行うことができる。受光部に設けられた本発明の一態様の撮像装置945は光源が不要であるため、薄型、軽量で携帯性の良い食品選別機器を安価に形成することができる。 FIG. 18B shows a food sorting device, which includes a housing 941, operation buttons 942, a display section 943, a light-shielding hood 944, and the like. By closely contacting the light-shielding hood 944 provided around the light-receiving section to the food to be inspected, such as fruit, and taking an image, it is possible to detect foreign objects, insects, cavities or rot inside the food, etc. Furthermore, an infrared spectrum can be obtained from the difference between a plurality of detected infrared lights, and the sugar content of foodstuffs can also be detected. Food sorting equipment can sort out defective products and grades, and determine the harvest period. Since the imaging device 945 of one embodiment of the present invention provided in the light receiving portion does not require a light source, a food sorting device that is thin, lightweight, and highly portable can be formed at low cost.

本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。 This embodiment mode can be combined with the descriptions of other embodiment modes as appropriate.

10:画素回路、11:発光デバイス、11a:発光デバイス、11b:発光デバイス、11c:発光デバイス、21:画素アレイ、22:回路、23:回路、24:回路、25:回路、26:回路、27:回路、28:回路、29:電流源回路、30:メモリ回路、101:光電変換デバイス、101a:光電変換デバイス、101b:光電変換デバイス、102:トランジスタ、103:トランジスタ、104:トランジスタ、105:トランジスタ、106:トランジスタ、107:キャパシタ、108:キャパシタ、109:トランジスタ、110:トランジスタ、111:トランジスタ、112:トランジスタ、113:トランジスタ、114:キャパシタ、115:抵抗素子、121:配線、122:配線、123:配線、124:配線、125:配線、126:配線、127:配線、128:配線、130:配線、131:配線、132:配線、133:配線、134:配線、135:配線、136:配線、137:配線、138:配線、141:トランジスタ、142:トランジスタ、143:キャパシタ、144:キャパシタ、151:配線、152:配線、160:画素、170:画素、180:被写体、201:ゲート電極、202:ゲート絶縁膜、203:ソース領域、204:ドレイン領域、205:ソース電極、206:ドレイン電極、207:酸化物半導体層、208:酸化物半導体層、300:EL層、311:電極、312:電極、320:発光層、330:層、340:層、510:層、520:層、531:層、532:層、535:バックゲート、540:層、541:層、542:層、543:層、551:平坦化膜、552:平坦化膜、553:保護層、570:封止層、571:遮光層、581:基板、582:基板、591:層、592:層、601:光、602:反射光911:筐体、912:撮像装置、913:外部インターフェイス、921:バンド、922:撮像装置、923:バッテリー、924:無線通信ユニット、931:筐体、932:検知部、933:表示部、934:撮像装置、941:筐体、942:操作ボタン、943:表示部、944:遮光フード、945:撮像装置、 10: pixel circuit, 11: light emitting device, 11a: light emitting device, 11b: light emitting device, 11c: light emitting device, 21: pixel array, 22: circuit, 23: circuit, 24: circuit, 25: circuit, 26: circuit, 27: circuit, 28: circuit, 29: current source circuit, 30: memory circuit, 101: photoelectric conversion device, 101a: photoelectric conversion device, 101b: photoelectric conversion device, 102: transistor, 103: transistor, 104: transistor, 105 : Transistor, 106: Transistor, 107: Capacitor, 108: Capacitor, 109: Transistor, 110: Transistor, 111: Transistor, 112: Transistor, 113: Transistor, 114: Capacitor, 115: Resistance element, 121: Wiring, 122: Wiring, 123: Wiring, 124: Wiring, 125: Wiring, 126: Wiring, 127: Wiring, 128: Wiring, 130: Wiring, 131: Wiring, 132: Wiring, 133: Wiring, 134: Wiring, 135: Wiring, 136: Wiring, 137: Wiring, 138: Wiring, 141: Transistor, 142: Transistor, 143: Capacitor, 144: Capacitor, 151: Wiring, 152: Wiring, 160: Pixel, 170: Pixel, 180: Subject, 201: Gate electrode, 202: Gate insulating film, 203: Source region, 204: Drain region, 205: Source electrode, 206: Drain electrode, 207: Oxide semiconductor layer, 208: Oxide semiconductor layer, 300: EL layer, 311: electrode, 312: electrode, 320: light emitting layer, 330: layer, 340: layer, 510: layer, 520: layer, 531: layer, 532: layer, 535: back gate, 540: layer, 541: layer, 542: layer, 543: layer, 551: planarizing film, 552: planarizing film, 553: protective layer, 570: sealing layer, 571: light shielding layer, 581: substrate, 582: substrate, 591: layer, 592: layer, 601: Light, 602: Reflected light 911: Housing, 912: Imaging device, 913: External interface, 921: Band, 922: Imaging device, 923: Battery, 924: Wireless communication unit, 931: Housing, 932: Detection section, 933: display section, 934: imaging device, 941: housing, 942: operation button, 943: display section, 944: light-shielding hood, 945: imaging device,

Claims (2)

第1のトランジスタ乃至第9のトランジスタと、光電変換デバイスと、第1のキャパシタと、を有し、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記光電変換デバイスの一方の電極と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第4のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第4のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第1の配線と電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第1の配線と電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第2の配線と電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第7のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第3の配線と電気的に接続され、
前記第7のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第8のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第7のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第9のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第8のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第4の配線と電気的に接続され、
前記第9のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第5の配線と電気的に接続され、
前記第1のキャパシタの一方の電極は、前記第4のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第1のキャパシタの他方の電極は、前記第7のトランジスタのソース又はドレインの他方と電気的に接続される、
半導体装置。
comprising first to ninth transistors, a photoelectric conversion device, and a first capacitor,
One of the source or drain of the first transistor is electrically connected to one electrode of the photoelectric conversion device,
The other of the source or drain of the first transistor is electrically connected to one of the source or drain of the second transistor,
The other of the source or drain of the second transistor is electrically connected to the gate of the fourth transistor,
One of the source or drain of the third transistor is electrically connected to the gate of the fourth transistor,
The other of the source or drain of the third transistor is electrically connected to the first wiring,
One of the source or drain of the fourth transistor is electrically connected to one of the source or drain of the fifth transistor,
The other of the source or drain of the fourth transistor is electrically connected to the first wiring,
The other of the source or drain of the fifth transistor is electrically connected to a second wiring,
One of the source or drain of the sixth transistor is electrically connected to the gate of the seventh transistor,
The other of the source or drain of the sixth transistor is electrically connected to a third wiring,
One of the source or drain of the seventh transistor is electrically connected to one of the source or drain of the eighth transistor,
The other of the source or drain of the seventh transistor is electrically connected to one of the source or drain of the ninth transistor,
The other of the source or drain of the eighth transistor is electrically connected to a fourth wiring,
The other of the source or drain of the ninth transistor is electrically connected to a fifth wiring,
one electrode of the first capacitor is electrically connected to the gate of the fourth transistor,
the other electrode of the first capacitor is electrically connected to the other of the source or drain of the seventh transistor;
Semiconductor equipment.
請求項1において、
第2のキャパシタ及び第3のキャパシタを有し、
前記第2のキャパシタの一方の電極は、前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方と電気的に接続され、
前記第3のキャパシタの一方の電極は、前記第7のトランジスタのゲートと電気的に接続される、
半導体装置。
In claim 1,
having a second capacitor and a third capacitor;
one electrode of the second capacitor is electrically connected to the other of the source or drain of the first transistor,
one electrode of the third capacitor is electrically connected to the gate of the seventh transistor;
Semiconductor equipment.
JP2023203094A 2018-10-11 2023-11-30 semiconductor equipment Pending JP2024015126A (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018192666 2018-10-11
JP2018192666 2018-10-11
JP2020550958A JP7396995B2 (en) 2018-10-11 2019-10-07 Imaging devices and electronic equipment
PCT/IB2019/058506 WO2020075031A1 (en) 2018-10-11 2019-10-07 Imaging device and electronic apparatus

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020550958A Division JP7396995B2 (en) 2018-10-11 2019-10-07 Imaging devices and electronic equipment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024015126A true JP2024015126A (en) 2024-02-01

Family

ID=70164547

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020550958A Active JP7396995B2 (en) 2018-10-11 2019-10-07 Imaging devices and electronic equipment
JP2023203094A Pending JP2024015126A (en) 2018-10-11 2023-11-30 semiconductor equipment

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020550958A Active JP7396995B2 (en) 2018-10-11 2019-10-07 Imaging devices and electronic equipment

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11595594B2 (en)
JP (2) JP7396995B2 (en)
KR (1) KR20210069714A (en)
CN (1) CN112840639A (en)
WO (1) WO2020075031A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230047392A (en) * 2020-08-03 2023-04-07 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor devices and electronic devices

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006025451A (en) * 1999-03-30 2006-01-26 Sharp Corp Correlated double sampling circuit and amplification type solid-state imaging device employing the same
JP4119052B2 (en) * 1999-07-16 2008-07-16 浜松ホトニクス株式会社 Photodetector
JP2004014673A (en) * 2002-06-05 2004-01-15 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Solid state imaging apparatus and camera using same
KR20120116403A (en) * 2009-11-06 2012-10-22 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Touch panel and driving method of touch panel
CN102598269B (en) 2009-11-06 2015-04-01 株式会社半导体能源研究所 Semiconductor device
JP5810575B2 (en) * 2011-03-25 2015-11-11 ソニー株式会社 Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic apparatus
KR101976228B1 (en) 2011-09-22 2019-05-07 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Photodetector and method for driving photodetector
KR102422059B1 (en) 2014-07-18 2022-07-15 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device, imaging device, and electronic device
WO2016046685A1 (en) 2014-09-26 2016-03-31 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Imaging device
KR102010232B1 (en) * 2014-11-17 2019-08-13 고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠 Optical sensor, signal reading method therefor, solid-state imaging device, and signal reading method therefor
US9773832B2 (en) 2014-12-10 2017-09-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and electronic device
US9876946B2 (en) 2015-08-03 2018-01-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Imaging device and electronic device
JP2018136491A (en) * 2017-02-23 2018-08-30 株式会社半導体エネルギー研究所 Image display system and electronic apparatus
JP6956784B2 (en) 2017-06-08 2021-11-02 株式会社半導体エネルギー研究所 Imaging device
DE112018003051T5 (en) 2017-06-14 2020-02-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Imaging device and electronic device
CN108391071B (en) * 2017-11-23 2020-04-14 南京邮电大学 SPAD array level readout circuit adopting secondary correlation double sampling technology

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210069714A (en) 2021-06-11
CN112840639A (en) 2021-05-25
US11595594B2 (en) 2023-02-28
US20210377463A1 (en) 2021-12-02
JPWO2020075031A1 (en) 2021-10-14
WO2020075031A1 (en) 2020-04-16
JP7396995B2 (en) 2023-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11699068B2 (en) Imaging device, imaging module, electronic device, and imaging system
JP2023129625A (en) Imaging device
JP7121840B2 (en) Image detection module
JP2024015126A (en) semiconductor equipment
JP7376498B2 (en) sensor device
JP2019121804A (en) Image sensor
JP7350753B2 (en) Imaging devices and electronic equipment
WO2020075000A1 (en) Inspection device and method for operating inspection device
US20230261017A1 (en) Imaging device, electronic device, and moving object
US20230152926A1 (en) Display Apparatus, Driving Method Thereof, and Electronic Device
US20220359592A1 (en) Imaging device and electronic device
US11943554B2 (en) Imaging device operated by switching between product-sum operation
JP7314135B2 (en) Imaging device
JP7132076B2 (en) CT device
WO2021028754A1 (en) Imaging device, and imaging system
US20230090488A1 (en) Imaging device, electronic device, and moving object
US20220238582A1 (en) Imaging device and electronic device
US20220415941A1 (en) Imaging device and electronic device
US11956570B2 (en) Imaging system and electronic device
US20230133706A1 (en) Imaging device
WO2021209868A1 (en) Imaging device and electronic apparatus
JP2023144118A (en) Imaging device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231218